控制系统按数学模型分类时的一种形式.是用数学模型可表示为二阶线性常微分方程的系统.二阶系统的解的形式,可由对应传递函数W(s)的分母多项式P(s)来判别和划分.P(s)的一般形式为变换算子s的二次三项代数式,经标准化后可记为代数方程P(s)=0的根,
可能出现四种情况:
1.两个实根的情况,对应于两个串联的一阶系统.如果两个根都是负值,就为非周期性收敛的稳定情况。
2.当a1=0,a2>0,即一对共轭虚根的情况,将引起频率固定的等幅振荡,是系统不稳定的一种表现。
3.当a1<0,a1-4a2<0,即共轭复根有正实部的情况,对应于系统中发生发散型的振荡,也是不稳定的一种表现。
4.当a1>0,a1-4a2<0,即共轭复根有负实部的情况,对应于收敛型振荡,且实部和虚部的数值比例对输出过程有很大的影响。一般以阻尼系数ζ来表征,常取在0.4~0.8之间为宜.当ζ>0.8后,振荡的作用就不显著,输出的速度也比较慢。而ζ<0.4时,输出量就带有明显的振荡和较大的超调量,衰减也较慢,这也是控制系统中所不希望的。
以最简单的线性系统来说,二阶系统其输入输出间的关系,在时域上可以用二阶微分方程来表示,在频域上(即传递函数),分母为S的二次函数。(一阶当然就是一阶微分方程和一次函数)。
再从输入输出响应上来看,对系统加一个脉冲输入,如果是一阶系统,传递函数分母一般为一阶有理函数,那么输出就是单调变化。而如果是二阶系统,传函的分母是二次有理函数,其输出有可能单调,也可能非单调变化。具体要看传函的零极点分布,包括单调变化,一次非单调变化(两个负实根,且无零点),多次非单调(有两个共轭复数极点)等。
可以参考Ogata的现代控制工程一书。
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