Question

Use Routh's stability criterion to determine how many roots with positive real parts the following equations have:

a. s4 + 8s3 + 32s2 + 80s + 100 = 0
b. s5 + 10s4 + 30s3 + + 344s+ 480=0
c. s4+2s3+7s2- 2S+8=0
d. s3 + s2+ 78= 0
e. s4+6s2 + 25 =0

Answer 1

a) no roots not in LHP

b) 2 roots not in LHP

c) 2 roots not in the LHP

d) 2 roots not in the LHP

e) 2 roots not in LHP

Step-by-step explanation:

`a) s^4 + 8s^3 + 32s^2 + 80s + 100 = 0\\\\s^4:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:32\:\:\:\:\:\:100\\s^3:\:\:\:8\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:80\\s^2:\:\:\:22\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:100\\s^1:\:\:\:80-(800)/(22) =43.6\\s^0:\:\:\:100`

No roots not in the LHP

`b) s^5 + 10s^4 + 30s^3 + 80s^2+344s + 480 =0 \\\\s^5:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:30\:\:\:\:\:\:344\\s^4:\:\:\:10\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:80\:\:\:\:\:\:480\\s^3:\:\:\:22\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:296\\s^2:\:\:\:-545\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:480\\s^1:\:\:\:490\\s^0:\:\:\:480`

2 roots not in the LHP

`c) s^4 + 2s^3 + 7s^2 -2s + 8 = 0 \\\\s^4:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:7\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:8\\s^3:\:\:\:2\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:-2\\s^2:\:\:\:8\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:8\\s^1:\:\:\:-4\\s^0:\:\:\:8`

There are roots in the RHP (not all coefficients are greater than 0).

2 roots not in the LHP

`d) s^4 + 2s^3 + 7s^2 -2s + 8 = 0 \\\\s^3:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:20\\s^2:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:78\\s^1:\:\:\:-58\\s^0:\:\:\:78`

There are two sign changes in the first column of the Routh array.

2 roots not in the LHP

`e) s^4 + 2s^3 + 7s^2 -2s + 8 = 0 \\\\s^4:\:\:\:1\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:6\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:25\\s^3:\:\:\:4\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:12\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\: new \:\:row \\s^2:\:\:\:3\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:25\\s^1:\:\:\:12-(100)/(3)=-21.3 \\s^0:\:\:\:25`

2 roots not in LHP

check:

`a (s) = 0` ⇒

`s^2 = -3 \limits^+_- 4j = 5e^(j(\pi \limits^+_- 0.92))\\\\s = \sqrt5 e^{j( (\pi)/(2) \limits^+_- 0.46)+n\pi j},\:\:\:\:\: n= 0, 1\\`