零度根轨迹的查找方法主要依据闭环特征方程的相角条件,具体步骤如下:
一、基本判别条件
负反馈系统
若系统为负反馈,闭环特征方程为 $1 + GH = 0$,即 $GH = -1$。此时相角条件为 $angle(GH) = 180^circ$。
正反馈系统
若系统为正反馈,闭环特征方程为 $1 - GH = 0$,即 $GH = 1$。此时相角条件为 $angle(GH) = 0^circ$,称为零度根轨迹。
二、含非最小相位环节的处理
当系统包含非最小相位环节(如比例环节 $K$ 或 $-s + 1$)时,需通过以下方法处理:
调整表达式形式
将非最小相位环节调整为标准形式。例如,比例环节 $K$ 可视为 $K cdot frac{1}{s}$,非最小相位环节 $-s + 1$ 可调整为 $-1 cdot (s - 1)$。
修改相角条件
调整后,闭环特征方程的相角条件仍按 $GH = pm 1$ 计算,但需注意:
若调整后 $GH$ 的最高次项系数为负,则根轨迹为 零度根轨迹 (相角条件为 $0^circ$);
若最高次项系数为正,则仍为常规根轨迹(相角条件为 $180^circ$)。
三、具体示例
例1 :系统包含非最小相位环节 $-s + 1$
调整后表达式为 $-1 cdot (s - 1)$,此时闭环特征方程为 $1 - (-1 cdot (s - 1)) = 0$,即 $GH = 1$,相角条件为 $0^circ$,属于零度根轨迹。
例2 :系统包含正反馈环节 $s + 1$
闭环特征方程为 $1 - (s + 1) = 0$,即 $GH = 1$,相角条件为 $0^circ$,属于零度根轨迹。
四、注意事项
零度根轨迹与常规根轨迹的区别仅在于相角条件不同,其余分析方法一致;
实际应用中需先判断系统类型(负反馈/正反馈),再处理非最小相位环节。
通过以上方法,可系统地查找零度根轨迹。
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