土曜日, 5月 26, 2007

制御の問題の補足。

ここの補足です。
手書きには式を載せていますので、そちらもご覧ください。

・特性方程式の次数が高い場合、その根を求める事が困難であるため、
開ループ伝達関数の極と零点の配置から特性方程式の根を、
作図的に求めようとする方法を根軌跡という。
言い換えれば根軌跡は制御系において、例えば制御系のゲインや時定数などを、
連続的に変化させた時、s平面における特性方程式の根の動き(根軌跡)を調べるものであり、
主として機械装置の位置や速度制御を目的とする制御系(サーボ系)に用いられる事が多い。

手書き図に示す開ループ伝達関数の一般解は、G(s)H(s)は、
K(s-z)(s-z2)…(s-z)/{(s-p)(s-p2)…(s-p)}
ただし、n≧m

ここから、添付の手書き(1)のような式に変形できる。

根軌跡は、開ループ伝達関数のゲイン定数Kを0~∞まで変化させたとき、
(1)式を満足するsがs平面で描く軌跡を求めるものである。
(1)式の開ループ伝達関数は、(手書きにあるように)

(s-z)(s-z2)…(s-z)/{(s-p)(s-p2)…(s-p)}=-1/K

であり、K=0の時、G(s)H(s)の極、すなわち、s=p,p…pが特性方程式の根となる。
また、K=∞の時、s=z,z…zがおよび(n-m)個のs=∞の無限遠点が特性方程式の紺になる。
したがって、ゲイン係数Kを0から∞まで変化させると、根軌跡は開ループ伝達関数の極から出発し、
零点または無限遠点に終わる。
また、特性方程式の根は、手書き(2)式に示すように一般に、実数係数の多項式として表現される。

この式で表される特性方程式の根が複素数となる場合、
その根は共役複素数となる。
したがって、根軌跡は実軸に対して対象になる。