频率响应法--奈奎斯特稳定判据













如果s平面上的闭合曲线 按顺时针方向围绕着
的一个极点
旋转一周,则向量
的相角变化了
。由式(5-42)可知,
的相角变化了
。这表示
平面上的映射曲线
按逆时针方向围绕其坐标原点一周。由此推广到一般,若s平面上的闭合曲线
按顺时针方向围绕着
的p个极点旋转一周,则其在
平面上的映射曲线
按逆时针方向围绕着坐标原点旋转p周。
综上所述,可得到如下的辐角原理。
辐角原理 设除了有限个奇点外, 是一个解析函数。如果s平面上的闭合曲线
以顺时针方向包围了
的Z个零点和P个极点,且此曲线不通过
的任何极点和零点,则其在
平面上的映射曲线 将围绕着坐标原点旋转N周,其中
。若
,表示曲线
以顺时针方向围绕;若
,则表示曲线
以逆时针方向围绕。
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图5-37 右半平面的封闭曲线 |
如果闭环系统是稳定的,则其特征方程式的根,即 所有的零点均位于s的左半平面。为了判别系统的稳定性,检验
是否有零点在s的右半平面上即可。为此,在s平面上所取的闭合曲线
应包含s的整个右半平面,如图5-37所示。这样,如果
有零点或极点在s的右半平面上,则它们必被此曲线所包围。这一闭合曲线称为奈奎斯特轨线,它是由
轴表示的
部分和半径为无穷大的半圆
部分组成。即s按顺时针方向沿着
由
运动到
,尔后沿着半径为无穷大的半圆
由
运动到
,其中
。
由于

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