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线性自动控制系统的稳定性

稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。一个稳定的控制系统，其被控量偏离期

望值的初始偏差应随时间的增长逐渐减小或趋于零。具体来说，对于稳定的恒值控制系

统，被控量因扰动而偏离期望值后，经过一个过渡过程时间，被控量应恢复到原来的期望

值状态；对于稳定的随动系统，被控量应能始终跟踪参据量的变化。反之，不稳定的控制系

统，其被控量偏离期望值的初始偏差将随时间的增长而发散，因此，不稳定的控制系统无

法实现预定的控制任务。

线性自动控制系统的稳定性是由系统结构所决定的，与外界因素无关。这足因为控制

系统中一般含有储能元件或惯性元件，如绕组的电感、电枢转动惯量、电炉热容量、物体质

量等，储能元件的能量不可能突变，因此，当系统受到扰动或有输入量时，控制过程不会立

即完成，而是有一定的延缓，这就使得被控量恢复期望值或跟踪参据量有一个时间过程，

称为过渡过程。例如，在反馈控制系统中，由于被控对象的惯性，会使控制动作不能瞬时纠

正被控量的偏差I控制装置的惯性则会使偏差信号不能及时完全转化为控制动作。这样，

在控制过程中，当被控量已经回到期望值而使偏差为零时，执行机构本应立即停止工作，

但由于控髑装置的惯性，控制动作仍继续向原来方向进行，致使被控量超过期望值又产生

符号相反的偏差，导致执行机构向相反方向动作，以减小这个新的偏差；另一方面，当控制

动作已经到位时，又由于被控对象的惯性，偏差并未减小为零，因而执行机构继续向原来

方向运动，使被控量又产生符号相反的偏差I如此反复进行，致使被控量在期望值附近来

回摆动，过渡过程呈现振荡形式。如果这个振荡过程是逐渐减弱的，系统最后可以达到平

衡状态，控制目的得以实现，我们称为稳定系统；反之，如果振荡过程逐步增强，系统被控

量将失控，则称为不稳定系统。