第13回
•ナイキストの安定判別法(簡易版)
•安定余裕
開ループ系と閉ループ系の関係
r  e K(s) u P(s) y

開ループ系(極: p1,
, pn):
No(s)
L(s)  P(s)K(s) 
(s  p1) (s  pn)
閉ループ系(極:z1,
, zn):
No(s)
P(s)K(s)
Gyr(s) 

1  P(s)K(s) (s  z1) (s  zn)
ナイキストの安定判別法
ナイキスト軌跡(L(s)の軌跡)
Z 「 閉ループ系の不安定極の数」
 「 開ループ系の不安定極の数」
N  Z   (-1,0)の点を時計方向に回る数
閉ループ系が安定
安定条件
「 Z    N  0」
「   N」
「開ループ系の不安定極の数」=
「ナイキスト軌跡が
点(-1,0)を反時計方向に回る数」
ナイキストの安定判別法(簡易版)
ナイキスト軌跡(L(s)の軌跡)
Z 「 閉ループ系の不安定極の数」
 「 開ループ系の不安定極の数」
N  Z   (-1,0)の点を時計方向に回る数
開ループ系が安定のとき
0
閉ループ系が安定
「 Z  N  0」
安定条件
「点(-1,0)の点を回らない」
「ナイキスト軌跡が点(-1,0)の右側を通る」
ナイキストの安定判別(簡易版)(例)
左を通る
(不安定)
点上を通る
(安定限界)
開ループ系の極:
{1, 1, 1}   0
右を通る
(安定)
安定余裕
「ナイキスト軌跡が点(-1,0)の右側を通る」
「開ループ系(L(s)=P(s)K(s)が安定」
「閉ループ系は安定」
「ナイキスト軌跡が点(-1,0)の右側を離れて通る」
「開ループ系(L(s)=P(s)K(s))が変化しても」
「閉ループ系は安定」
「安定余裕がある」
交差周波数と安定余裕
位相交差周波数
L(jpc)  180
L(jpc)
ゲイン余裕[dB]:
GM 
pc
20 log10 L(jpc)
ゲイン交差周波数
L(jgc)  1
位相余裕[°]:
PM 
180  L(jgc)
PM
gc
ボード線図と安定余裕

ボード線図
gc ゲイ ン  0[dB]
pc 位相  180
ゲイン
0dB
gc

位相余裕  180  L(jgc)
ゲイ ン 余裕  20 log10 L(jpc)
ゲイン

ゲイン
gc 
GM
位相
180
安定余裕
PM
位相
pc
(安定)
gc  pc
(安定限界)
位相
pc
(不安定)
交差周波数と安定余裕(例)
gc  0.4
GM  16
pc  1.4
PM  53
演習:交差周波数と安定余裕
1. 開ループ系が以下のように与えられるとき、
K=2、K=8、K=20の場合について、位相交差
周波数 pc、ゲイン交差周波数 gc、およびゲイ
ン余裕GM、位相余裕PMの近似値を求めよ。
K
L(s) 
3
(s  1)
2. 開ループ系が以下のように与えられるとき、
位相余裕が PM 20 となるようにゲインK
を求めよ。
K
L(s) 
s(s  1)(s  2)
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