奈奎斯特图
nyquistplot(sys1,sys2...sysN)控制系统中用于分析系统稳定性的频域工具,它在复平面上绘制开环传递函数在频率从负无穷到正无穷变化时的轨迹。
该图以美国工程师哈里·奈奎斯特(Harry Nyquist)命名,是控制系统分析与设计中的重要工具。
直流电机位置控制系统
分析电机位置控制系统的稳定性
确定系统在不同增益下的稳定裕度
评估系统对负载变化的鲁棒性
预测超调和振荡行为
nyquistplot(5,s*(s+1)*(s+5))
温度控制系统
评估工业加热炉的温度控制性能
分析系统对温度扰动的响应特性
确定防止温度超调的最佳控制器参数
预测系统在环境温度变化时的稳定性
nyquistplot(2(s+0.5), s*(s+1)*(s+2)*(s+0.1))
飞机俯仰控制系统
分析飞行控制系统在俯仰轴上的稳定性
评估飞机在湍流中的姿态保持能力
确定自动驾驶模式下控制参数的合理范围
预测系统在极端飞行条件下的稳定性边界
nyquistplot(0.5(s+0.2)*(s+2), s^2*(s+1)*(s+5))
机械振动控制系统
评估主动减振系统的性能
分析系统在共振频率附近的稳定性
确定抑制机械振动的有效控制策略
预测系统在负载变化时的振动抑制效果
nyquistplot(0.8*(s^2+0.2s+1), s*(s^2+0.1s+4))
电源稳压系统
分析开关电源的稳定性
评估输出电压在负载突变时的恢复能力
确定防止振荡的最佳补偿网络参数
预测系统在输入电压波动时的稳定性
nyquistplot(10*(s+100), s*(s+50)*(s+200))
稳定性分析(条件稳定系统)
观察轨迹是否包围(-1,0)点。当K=5时轨迹包围(-1,0)点两次(闭环不稳定),K=1时轨迹不包围(闭环稳定)。用于设计航天器姿态控制器的增益范围。
nyquistplot([K,2K],[1,2,-3,0])
电机控制系统
确保工业机器人关节电机在负载变化时保持稳定(增益裕度>6dB)
nyquistplot([10],[1,5.5,2.5,0])
非最小相位系统(化工过程控制)
分析精馏塔温度控制系统的反常行为(右半平面零点导致反向响应)。
nyquistplot([-2,2],[1,3,2])
鲁棒性分析(飞行控制系统)
保证战斗机在气动参数摄动时(如湍流中)仍能稳定飞行(PM>40°, GM>6dB)。
nyquistplot([20,2],[1,12,20,0])
多曲线奈奎斯特图
将两个或多个传递函数的奈奎斯特图绘制在同一坐标系中(例如 nyquistplot([4s²+5s+1, 1], [3s²+2s+5, s+1/3])),这种可视化方法具有重要的工程意义和分析价值。
不同积分时间的 PI 控制器
nyquistplot([s+5,s^2+2s],[s+3,s^2+2s],[s+1,s^2+2s])
不同阻尼比的二阶系统
nyquistplot([1,s^2+0.4s+1],[1,s^2+s+1],[1,s^2+1.6s+1],[1,s^2+2s+1])
标称系统与鲁棒控制器对比
nyquistplot([s+0.5, s^3+3s^2+2s+0.5],[2s^2+s+0.2, s^3+3.5s^2+2.2s+0.6])