
【电】 higher-order system
high; high-priced; lofty; loud; tall
【医】 homo-; hyper-; hypsi-; hypso-; per-
order; second; second-rate
【医】 deutero-; deuto-; hyp-; hypo-; meta-; sub-
system; scheme
【计】 system
【化】 system
【医】 system; systema
【经】 channel; system
在控制工程领域,"高次系统"(Higher-Order System)指数学模型或微分方程中阶数(最高导数项的次数)大于2的动态系统。其核心特征与影响如下:
汉语释义
"高次系统"指描述系统动态行为的微分方程阶数≥3 的系统。其数学模型一般形式为:
$$an frac{d^n y}{dt^n} + a{n-1} frac{d^{n-1} y}{dt^{n-1}} + cdots + a_0 y = b_m frac{d^m u}{dt^m} + cdots + b_0 u$$
其中 ( n > 2 ) 。
英语对应术语
Higher-Order System:强调系统传递函数分母多项式阶次高于二次(如三阶及以上)。
动态行为复杂性
高次系统可能表现出多模态响应(如多个震荡模式叠加),阶跃响应存在超调、振荡或延迟现象,稳定性分析需借助劳斯判据或奈奎斯特图。
极点分布影响
系统传递函数极点数量 ≥3,其位置(实部/虚部)决定主导动态特性。若存在靠近虚轴的极点,系统响应速度显著降低。
机械控制系统
多自由度机器人关节动力学模型常为三阶及以上系统(含惯性、阻尼、弹性耦合项)。
电力电子系统
高阶LC滤波器、多级变换器因包含多个储能元件,需高次微分方程建模。
化工过程控制
反应釜的温度-浓度耦合模型通常为三阶系统。
“高次系统”是控制理论中的一个专业术语,特指一类具有特殊非线性特性的系统。以下是详细解释:
定义与核心特征
高次系统属于非线性系统范畴,其输入项的幂次为大于1的正奇数(如(x)、(x)等)。这类系统的非线性特性比常见的低次系统更复杂,例如严格反馈系统。高次项的存在会导致系统动态行为呈现更强的非线性耦合,例如在稳定性分析时产生传统方法难以处理的附加项。
研究难点
与线性系统或低次非线性系统相比,高次系统的控制面临显著挑战:
应用领域
这类系统常见于机械振动、电力电子变换器、航空航天推进系统等场景。例如,某些电机转矩与电流的高次关系、流体动力学中的非线性效应等都可能形成高次系统模型。
研究现状
目前学术界正针对高次系统的控制器设计、稳定性判据优化等问题展开研究。如扬州大学2022年的硕士论文即探讨了相关控制方法,表明该领域仍是控制工程的前沿方向之一。
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