什麼是羅斯-赫維茲穩定準則

不解特性方程式,只由其係數判斷其根(閉迴路的極點)是否全部位於s平面左半部的方法。所有係數同號且沒有缺項是必要條件;再加上羅斯表的第1行全部同號時就是穩定的,而符號改變的次數等於位於右半部的根的個數。三次方程式 s³ + a₂s² + a₁s + a₀ = 0,在係數全為正且 a₂a₁ > a₀ 時穩定。它被用來以增益為變數,求出系統穩定的範圍。羅斯的方法與赫維茲的方法給出相同的條件。

日文名稱: ラウス・フルビッツの安定判別法

「羅斯-赫維茲穩定準則」出現在1領域的2道練習題中(控制工程基礎等)。

這個名詞所屬的領域: 控制工程基礎

練習羅斯-赫維茲穩定準則的題目

某單位回授系統的迴路轉移函數為 K/(s(s + 1)(s + 2))。使閉迴路系統穩定的 K 的範圍為下列何者?

  1. A0 < K < 2
  2. B0 < K < 3
  3. C0 < K < 6
查看答案與解析

正確答案:C. 0 < K < 6

特性方程式為 s(s + 1)(s + 2) + K = s³ + 3s² + 2s + K = 0。依羅斯-赫維茲穩定準則,三次方程式 s³ + a₂s² + a₁s + a₀ = 0 穩定的條件是係數全為正且 a₂a₁ > a₀,因此 3 × 2 > K,即 0 < K < 6。K = 6 時極點來到 s = ±j√2,成為角頻率約1.41 rad/s(週期約4.4 s)的持續振盪。K 比這更大時,振盪會持續增大。

迴路轉移函數 L(s) = 2/(s(s + 1)(s + 2)) 的增益邊限最接近下列何者?

  1. A約4.8 dB
  2. B約9.5 dB
  3. C約15.6 dB
查看答案與解析

正確答案:B. 約9.5 dB

相位為 −90° − tan⁻¹ω − tan⁻¹(ω/2),由兩個角之和為90°的條件 ω × (ω/2) = 1,可知相位為 −180° 是在 ω = √2 rad/s 時。該處的增益為 |L(j√2)| = 2/(√2 × √3 × √6) = 1/3,因此增益邊限為 20 log₁₀3 ≈ 9.5 dB。這表示把增益提高為3倍(K = 6)就會到達極限,與用羅斯-赫維茲穩定準則求得的穩定範圍 0 < K < 6 一致。

解析中的「羅斯-赫維茲穩定準則」

出現「羅斯-赫維茲穩定準則」的題目(2題)

  1. 某單位回授系統的迴路轉移函數為 K/(s(s + 1)(s + 2))。使閉迴路系統穩定的 K 的範圍為下列何者?
  2. 迴路轉移函數 L(s) = 2/(s(s + 1)(s + 2)) 的增益邊限最接近下列何者?

相關名詞

轉移函數 增益邊限 一階系統 二階系統 方塊圖 回授控制 安定時間 拉普拉斯轉換 波德圖 前饋控制

前往名詞解釋列表