Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2 lec Eng

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
10.01.2019
Размер:
5.05 Mб
Скачать

Direct method of Stability analysis

u(t)

Input signal

System

y(t)

Output signal

W s

 

 

y(s)

 

 

b sm b sm 1

... b

 

 

s b

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

m 1

 

m

 

 

 

 

 

 

sn a sn 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(s)

 

 

a

... a

n 1

s a

n

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

The equation

 

a

sn a sn 1

... a

n 1

s a

n

0

is called

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

characteristic equation.

The roots of this equation 1 , 2 , ... , n are called poles of the system (or the transfer function)

Direct method of Stability analysis

Let

W s

s 1

1

1;

 

 

 

The poles:

 

 

 

s 1 2s 1

 

1

 

 

 

2

 

.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

The impulse response for this system is

y t 2e 1 t 32 e 12 t

The exponential terms e i t control the response y t as t

The real parts of the poles must be negative

Direct method of Stability analysis

For asymptotic stability the roots of the characteristic equation must all be located in the left-half s-plane.

Direct method of Stability analysis

If there is at least one pole located in the right-half s-plane, the system is unstable:

If there is no one pole located in the right-half s-plane, but there are one or more poles directly on the imaginary axis, the system is neutral stable:

Direct method of Stability analysis

There is an exception.

In the case of multiple poles in the imaginary axis, the system is unstable:

Examples

1.

W s

1

 

 

s2

 

 

s-plane

x2

4

3

2

1

0

Equilibrium

 

-1

position

-2

-3

-4

 

 

 

 

 

 

-15

-10

-5

0

5

10

15

x1

1.5

zero-input

1

 

 

 

 

 

 

 

 

input

 

 

0.5

 

 

output

 

 

 

 

 

zero-state

 

 

 

 

 

00

1

2

3

4

5

 

 

time, sec

 

 

 

Examples

2.

1

 

 

W s

 

 

 

s s 1

s-plane

x2

3

2

1

0

 

 

 

Equilibrium

 

 

-1

 

 

position

 

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

 

 

 

 

 

-3

 

 

 

 

 

 

-6

-4

-2

0

2

4

6

x1

zero-input

zero-state

1

 

 

 

 

0.8

 

input

 

 

 

 

 

 

 

 

output

 

 

0.6

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

00

2

4

6

8

 

 

time, sec

 

 

 

Examples

3.

1

 

 

W s

 

 

 

s 1 2s 1

s-plane

 

5

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

x2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

Equilibrium

 

 

 

 

 

position

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

 

 

 

 

 

 

 

-4

 

 

 

 

 

 

 

-5

 

 

 

 

 

 

 

-6

-4

-2

0

2

4

6

 

 

 

 

x1

 

 

 

zero-input

zero-state

1.5

 

 

 

1

 

input

 

 

 

 

0.5

 

output

 

 

 

 

0

 

 

 

-0.50

5

10

15

 

 

time, sec

 

Examples

4.

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

W s

1

s2

 

1

s 1

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

s-plane

x2

4

3

2

1

0

-1

 

Equilibrium

 

 

 

 

 

 

 

 

-2

 

position

 

 

 

-3

 

 

 

 

 

 

-4

 

 

 

 

 

 

-2

-1

0

1

2

3

4

x1

zero-input

zero-state

1.5

 

 

1

input

 

 

 

 

output

 

0.5

 

 

0

 

 

-0.50

5

10

 

time, sec

 

Examples

W s

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

5.

 

1 2

1

 

 

 

 

s

 

 

s 1

 

 

 

2

2

s-plane

 

20

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

x2

-10

 

Equilibrium

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

position

 

 

 

 

 

-20

 

 

 

 

 

 

 

-30

 

 

 

 

 

 

 

-40

 

 

 

 

 

 

 

-10

-5

0

5

10

15

20

 

 

 

 

x1

 

 

 

zero-input

zero-state

10

5

 

input

 

 

 

 

 

 

 

 

output

 

 

0

 

 

 

 

-5

 

 

 

 

-10

 

 

 

 

-150

2

4

6

8

 

 

time, sec

 

 

Соседние файлы в предмете Инженерные конструкции