离散系统分析

分析,即稳定性,稳态误差,动态性能。

稳定性

有了数学模型,又要执着的证明稳不稳了、什么情况下稳了。毕竟这是应用数学,不证明不专业,不像是个搞理论的。

前面简单的提了一下z变换表面上看是做了个代换z=eTsz = e^{Ts}

可以看出虚轴是映射到z平面单位圆了,稳定区域到单位圆里面了。

主带映射为整个z平面,满足采样频率的情况下,所有零极点都是落在主带里的。次要带就不管了。

这种映射有个小问题是,左半平面映射到单位圆里,数据密度过高,所有要求的计算精度比较高

当然还是要严格证明一下

Φ(z)=j=1nCjzzβj\Phi(z) = \sum_{j=1}^n \frac{ C_jz }{z - \beta_j}

由稳定性的定义,单位脉冲响应的最终输出为0,也就是说Φ(z)=C(z)\Phi(z) = C(z),要求c(k)=0c(k) = 0

k,c(k)=j=1nCjβjk=0k \to \infty, c(k) = \sum_{j=1}^n C_j \beta_j^k = 0

那么βj<1\mid \beta_j \mid < 1,也就是说,极点的模小于1.

定理是这么个定理,但是用起来不方便。为了使用的方便,做一个双线性变换把z平面映射w平面,使得判断方法和在z平面的判断方法一样。这时候就可以直接用s平面的劳斯判据了。劳斯判据再数学上是判断根的实部的位置,但是在控制理论里有了稳定这一层的含义。因此这个方法和字母没有关系,映射之后方法是通用的。

但是为啥s映射到z又映射到w呢,这个w和一开始的s啥关系呢?由多对一再到一对一映射,实际上相当于把s的主要带映射到整个w平面了。

双线性变换

{z=w+1w1w=z+1z1\begin{array}{} \left\{ \begin{align} z &= \frac{w+1}{w-1}\\ w &= \frac{z+1}{z-1}\\ \end{align} \right. \end{array}

这个映射使得z平面的单位圆映射为w的虚轴。

这时候用Routh判据没有任何问题。

然后又有人觉得做个映射还不是很方便,能不能直接研究z平面的特征多项式,像劳斯判据一样直接用系数来判断根在不在单位圆里稳定性,这就有了朱利(Jurry)判据。

这反正也是个纯数学工具,就考试来讲记住用就完事了。

举个例子,忘记的时候回来复习(关键词:朱利判据例题)

D(z)=39+119z117z2+45z3=0D(z) = -39 + 119z -117z^2 + 45z^3 = 0

首先D(1)>0D(1) > 0D(1)<0D(-1) < 0,最高次数是3,要小于0。这个先要满足,然后列出jurry表。

Jurry

z0z^0

z1z^1

z2z^2

z3z^3

1

39-39

119119

117-117

4545

2

4545

117-117

119119

39-39

3

b0b_0

b1b_1

b2b_2

4

b2b_2

b1b_1

b0b_0

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