根轨迹上的任意一点 s 都满足特定的几何条件,这些条件与开环传递函数的零点和极点相关。

1. 根轨迹方程的幅值和相角形式

对于一个开环传递函数 ,根轨迹上的任意一点 必须满足特征方程 ,即
如果我们将 表示为极坐标形式 ,那么 就等价于两个条件:
  • 幅值条件
  • 相角条件:其中 为任意整数。

2. 幅值和相角的几何计算

幅值 r

幅值 r 可以通过计算点 s 到所有开环零点和开环极点的距离来确定:
用公式表示为:
其中, 是开环零点, 是开环极点。

相角 θ

相角 θ 是点 s 与所有开环零点连线的相角之和,减去与所有开环极点连线的相角之和:
用公式表示为:

3. 示例

假设开环传递函数为:
我们要判断点 是否在根轨迹上。
开环零极点
  • 零点:
  • 极点:,
几何计算
notion image
  • 计算各向量的长度和相角
    • 从零点 的向量:长度 。相角
    • 从极点 的向量:长度 。相角
    • 从极点 的向量:长度 。相角
  • 计算总幅值 r
因为 ,所以该点不在根轨迹上。
  • 计算总相角 θ
因为 ,所以该点不在根轨迹上。
结论:点 不在 的根轨迹上。
 
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浙江大学电气工程学院本科生
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