第一讲 自动控制原理预备知识
- 一、因式分解的拆分表达(含复数)
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- 1. 留数法
- 2. 长除法
- 典型的物理系统
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- 1. 弹簧-阻尼器力学系统
- 2. RLC操作放大器电路系统
- 3. 齿轮系转动机械系统
- 三、系统数学模型
- 建立典型物理系统数学模型(构建微分方程)
- 五、拉普拉斯变换
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- 1. 常用函数的拉普拉斯转换
- 2. 常用的拉普拉斯变换定理
- 五、讲解视频
一、因式分解的拆分表达(含复数)
将多项式因式分解成以下形式: f ( s ) = K ∏ ( s z i ) ∏ ( s p j ) f(s)=K\frac{\prod_{}{(s z_i)}}{\prod_{}{(s p_j)}} f(s)=K∏(s pj)∏(s zi)
注: (1) z i z_i zi, z j z_j zj可以以复数形式表达 (2) z i z_i zi称为表达式零点, z j z_j zj称为表达式极点 下面我们给出拆解表达式的两种方法。
1. 留数法
此方法可以将表达式拆为形式如下
f ( s ) = K ∑ K j ( s + p j ) n f(s)=K\sum_{}\frac{K_j}{(s+p_j)^n} f(s)=K∑(s+pj)nKj
(1)对于分母无重根情况 对应该项可拆为一项即 n = 1 n=1 n=1阶项
对应各项: n = 1 n=1 n=1 K j = ( s + p j ) f ( s ) 原形式 ∣ s = − p j K_j=({s+p_j})f(s)_{原形式}|_{s=-p_j} Kj=(s+pj)f(s)原形式∣s=−pj
(2)对于分母某一项含有二重根情况 对应该项可拆为两项即 n = 2 n=2 n=2和 n = 1 n=1 n=1阶项
1) n = 2 n=2 n=2时 K j 2 = ( s + p j ) 2 f ( s ) 原形式 ∣ s = − p j K_{j_2}=(s+p_j)^2f(s)_{原形式}|_{s=-p_j} Kj2=(s+pj)2f(s)原形式∣s=−pj
2) n = 1 n=1 n=1时 K j 1 = [ ( s + p j ) 2 f ( s ) 原形式 ] ′ ∣ s = − p j K_{j_1}=[(s+p_j)^2f(s)_{原形式}]'|_{s=-p_j} Kj1=[(s+pj)2f(s)原形式]′∣s=−pj
(3)对于分母某一项含有三重根情况 对应该项可拆为三项即 n = 3 n=3 n=3、 n = 2 n=2 n=2和 n = 1 n=1 n=1阶项
1) n = 3 n=3 n=3时 K j 3 = ( s + p j ) 3 f ( s ) 原形式 ∣ s = − p j K_{j_3}=(s+p_j)^3f(s)_{原形式}|_{s=-p_j} Kj3=(s+pj)3f(s)原形式∣s=−pj
2) n = 2 n=2 n=2时 K j 2 = [ ( s + p j ) 3 f ( s ) 原形式 ] ′ ∣ s = − p j K_{j_2}=[(s+p_j)^3f(s)_{原形式}]'|_{s=-p_j} Kj2=[(s+pj)3f(s)原形式]′∣s=−pj
2) n = 1 n=1 n=1时 K j 1 = [ 1 2 ( s + p j ) 3 f ( s ) 原形式 ] ′ ′ ∣ s = − p j K_{j_1}=[\frac{1}{2}(s+p_j)^3f(s)_{原形式}]''|_{s=-p_j} Kj1=[21(s+pj)3f(s)原形式]′′∣s=−pj
最后,有了上述例子,给出对于任意n重根,第m阶项: K m = [ 1 m ! ( s + p j ) n f ( s ) 原形式 ] ( m ) ∣ s = − p j K_m=[\frac{1}{m!}(s+p_j)^nf(s)_{原形式}]^{(m)}|_{s=-p_j} Km=[m!1(s+pj)nf(s)原形式](m)∣s=−pj 其系数为求导次数的阶乘的倒数 但考试时大多数为三重根及一下的情况
2. 长除法
将函数 f ( s ) f(s) f(s)化为下列形式:
f ( s ) = ∑ j = 0 m b j s m − j ∑ i = 0 n a i s n − i f(s)=\frac{\sum_{j=0}^mb_js^{m-j}}{\sum_{i=0}^na_is^{n-i}} f(s)=∑i=0naisn−i∑j=0mbj