第一、稳定性是指“测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力”(7.14条)。通常稳定性是指测量仪器的计量特性随时间不变化的能力。若稳定性不是对时间而言,而是对其他量而言,则应该明确说明。稳定性可以进行定量的表征,主要是确定计量特性随时间变化的关系。自动控制系统的种类很多,完成的功能也千差万别,有的用来控制温度的变化,有的却要跟踪飞机的飞行轨迹。但是所有系统都有一个共同的特点才能够正常地工作,也就是要满足稳定性的要求。
第二、什么叫稳定性呢?我们可以通过一个简单的例子来理解稳定性的概念。一个钢球分别放在不同的两个木块上,A图放在木块的顶部,B图放在木块的底部。如果对图中的钢球施加一个力,使钢球离开原来的位置。A图的钢球就会向下滑落,不会在回到原来的位置。而B图中的钢球由于地球引力的作用,会在木块的底部做来回的滚动运动,当时间足够长时,小球最终还是要回到原来的位置。我们说A图所示的情况就是不稳定的,而B图的情况就是稳定的。
第三、既然稳定性很重要,那么怎么才能知道系统是否稳定呢?控制学家们给我们提出了很多系统稳定与否的判定定理。这些定理都是基于系统的数学模型,根据数学模型的形式,经过一定的计算就能够得出稳定与否的结论,这些定理中比较有名的有:劳斯判据、赫尔维茨判据、李亚谱若夫三个定理。这些稳定性的判别方法分别适合于不同的数学模型,前两者主要是通过判断系统的特征值是否小于零来判定系统是否稳定,后者主要是通过考察系统能量是否衰减来判定稳定性。