系统函数为H(s) = (1600πa(i)s)/(s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2),通过讨论系统函数H(s)的收敛域是否包含s平面jw轴来讨论a的取值对系统的稳定性有何影响
时间: 2023-10-28 07:05:54 浏览: 34
首先,将系统函数H(s)进行因式分解:
H(s) = (1600πa(i)s)/(s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2) = (1600πa(i)s)/[(s + 400π(i))^2 + 240000π^2]
通过观察系统函数H(s)的分母s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2,可以得到其特征方程为s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2 = 0。根据根的公式可得系统的两个极点为:
s1 = -800π(i) + 400πsqrt(3)i
s2 = -800π(i) - 400πsqrt(3)i
因为极点的实部都为负数,所以系统函数H(s)的收敛域一定在s平面的左半平面。同时,当s = jw时,特征方程变为:
(1600πa(i)jw)/(jw)^2 + 1600π(i)jw + 640000π^2 = 0
化简后可得:
w^2 - 1600πw + 400a = 0
根据平方根公式可得:
w = 800π ± sqrt(640000π^2 - 1600a)
因为a为实数,所以当640000π^2 - 1600a < 0时,w为纯虚数,此时系统函数H(s)的收敛域不包含s平面的jw轴。因此,当a > 400π^2时,系统函数H(s)的收敛域不包含jw轴,此时系统不是严格稳定的。
综上所述,当a > 400π^2时,系统的稳定性受到影响,系统不是严格稳定的。
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系统函数为H(s) = (1600πa(i)s)/(s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2),通过讨论系统函数H(s)的收敛域s平面是否包含jw轴来讨论a的取值对系统的稳定性有何影响
系统函数H(s)的收敛域包含s平面的jw轴,当且仅当特征方程的根都具有负实部。将系统函数H(s)进行因式分解得到:
H(s) = (1600πa(i)s)/(s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2)
特征方程为:
s^2 + 1600π(i)s + 640000π^2 = 0
通过求解特征方程,可以得到系统的两个极点为:
s1 = -800π(i) + 400πsqrt(3)i
s2 = -800π(i) - 400πsqrt(3)i
因为极点的实部都为负数,所以系统函数H(s)的收敛域一定在s平面的左半平面。同时,当s = jw时,特征方程变为:
jw^2 + 1600πw(i)j - 640000π^2 = 0
根据求解二次方程的公式,得到:
w = [-1600π(i) ± sqrt(2560000π^2a^2 - 640000π^2)]/2j
因为a为实数,所以当2560000π^2a^2 - 640000π^2 < 0时,w为纯虚数,此时系统函数H(s)的收敛域包含s平面的jw轴。因此,当a < 0.25时,系统函数H(s)的收敛域包含jw轴,此时系统是稳定的。
综上所述,当a < 0.25时,系统的稳定性受到影响,系统是稳定的。
系统函数为H(s) = (1600π*a(i)*s)/(s^2 + 1600πa(i)s + 640000π^2)讨论a的取值对系统的稳定性有何影响
系统的传递函数为H(s) = (1600π*a(i)*s)/(s^2 + 1600πa(i)s + 640000π^2)
系统的特征方程为s^2 + 1600πa(i)s + 640000π^2 = 0
根据 Routh-Hurwitz 稳定性判据可得,系统稳定的充要条件是特征方程的系数满足:
1. a(i) > 0时,特征方程的系数均为正数,系统稳定。
2. a(i) = 0时,特征方程的系数也均为正数,系统稳定。
3. a(i) < 0时,特征方程的系数中存在负数,需要进一步分析。
当 a(i) < 0 时,我们可以计算出特征方程的判别式 Δ = (1600πa(i))^2 - 4*640000π^2 = 25600π^2(a(i)^2 - 16),此时的系统稳定性取决于 a(i)^2 - 16 的正负性。
1. 当 a(i)^2 - 16 > 0 时,即 a(i) > 4 或 a(i) < -4 时,特征方程的两个根都是实数,且都在左半平面,系统稳定。
2. 当 a(i)^2 - 16 = 0 时,即 a(i) = ±4 时,特征方程的根为 -800π,是一个二阶重根,系统稳定。
3. 当 a(i)^2 - 16 < 0 时,即 -4 < a(i) < 4 时,特征方程的两个根为共轭复数,且实部都为 -800π,系统稳定性取决于虚部的正负性,具体需要进行进一步分析。
综上所述,当 a(i) > 0 或 a(i) = 0 时,系统稳定;当 a(i) < 0 且 a(i) > -4 时,系统稳定;当 a(i) < -4 或 -4 < a(i) < 4 且 a(i) ≠ 0 时,系统稳定性取决于具体的参数值,需要进行进一步分析。