正反饋回路和非最小相位系統根軌跡

4.7.1 正反饋回路根軌跡

⒈引言：
前面介紹的繪制根跡的依據、法則，都是針對負反饋系統的。對于正反饋，前面的依據、規則，需要作些修改，修改以后的規則，可被用來畫正反饋回路的根跡。

⒉修改內容：

⑴.作圖依據：

①.特征方程：

②.幅角條件：故稱零度根軌跡。

③.幅值條件：和前面一樣。

⑵.作圖規則：

①.實軸上根跡：為所在線段的右面有偶數個開環零、極點。

②.(n-m)條漸近線傾角： k=0,1,2

③.根跡的出射角、入射角：

⒊結論：

按零度根軌跡規則，繪制正反饋回路根軌跡，其步驟同負反饋。下面舉例說明。

例4-6 設一反饋系統內回路為正反饋，如圖4-20所示，其開環傳遞函數為：

試繪制其內回路根軌跡。

圖4-20

⑴.常規方法

①.兩條根跡分支：分別起始于兩個開環極點-1+j, -1-j，終止于s平面∞處。

②.實軸上根跡：因為實軸無開環零、極點，所以整條實軸是根跡。

③.兩條漸近線之傾角:

④.開環極點-1+j的出射角:

⑤.會合點：由公式

⑥.復平面上的根跡: 由幅角條件可知，兩個開環極點之間的連線是根跡。

⑦.所求根跡，如圖4-21所示。

⑵. “MATLAB”方法

解本題的MATLAB程序exe46.m：

n=[-1];
d=[1 2 2];
rlocus(n,d)
title(‘4-21’)

執行本程序,可得正反饋根軌跡圖4-21

4.7.2 非最小相位系統之根跡

所謂非最小相位系統:

如果系統的所有極點和零點均位于s左半平面，則系統稱為最小相位系統。如果系統至少有一個極點或零點位于s右半平面，則系統稱為非最小相位系統。對于非最小相位系統之根跡繪制，要注意其幅角條件的變化。

例4-7 狀態空間模型的概念說明

設一非最小相位系統如圖4-22所示，試作出其根跡。

⑴.常規方法

本系統的幅角條件為：

即

據上面方程可以作出如圖4-23所示
根軌跡。

⑵.“MATLAB”方法

解本題的MATLAB程序exe47.m：

n=[-1 1];
d=[1 2 0];
rlocus(n,d)
title(‘4-23’)

執行本程序,可得非最小相位系統根軌跡，如圖4-23所示。

⑶.附言：

從這個系統的根軌跡圖，可以看出當根增益 小于2時，系統是穩定的。