根轨迹是指系统传递函数在复平面上所在的轨迹,它是指示系统稳定性的一种方法。在控制系统中,根轨迹法是一种常见的可视化分析工具,可以用来评价系统的相对稳定性、抗干扰能力和控制品质。
在控制系统中,根轨迹法主要应用于分析系统稳定性问题。通过对系统传递函数的极点和零点的分析,可以确定根轨迹的形状和特点。而开环传递函数是反映系统内部特性的参数,它包含了控制器、传感器、执行器等所有组成元素的影响。因此,对于分析系统稳定性而言,使用开环传递函数求根轨迹是非常重要的。
开环传递函数的求解过程通常分为以下几个步骤:
(1)确定系统结构以及各个组成元素的传递函数;
(2)对系统各个环节进行串联或并联,得到系统传递函数;
(3)将系统传递函数进行因式分解,求出零点和极点;
(4)在复平面上画出所有极点和零点,根据规定的方向和数量,从原点开始绘制根轨迹。
根轨迹图中可以得到系统的稳定性、初始响应与收敛速度等的信息。例如:
(1)根轨迹落在左半平面,系统稳定;
(2)当根轨迹以较大的倾斜角穿越虚轴时,系统响应较快;
(3)当根轨迹围绕零点旋转时,系统的阻尼比较小,容易出现震荡;
(4)当两个分枝趋近于融合或两个分枝之间的距离变小时,系统的阻尼比较大。