5 第五章 频率响应分析法.ppt

《5 第五章 频率响应分析法.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、5.1频率特性5.2典型环节与开环系统频率特性5.3频域稳定判据5.4频域稳定裕度第五章频率响应分析法15.1.1频率特性的基本概念频率特性又称频率响应，它是系统对不同频率的正弦输入信号的响应特性。25.1.2频率特性的定义RC网络的传递函数输入正弦信号RC网络的微分方程RCi(t)u1(t)u2(t)输出响应35.1.2频率特性的定义稳态分量时，第一项趋于零，RC网络的稳态响应表示为输出响应输出响应瞬态分量系统的频率特性是指在正弦输入信号作用下，稳态响应的幅值和相角随输入频率变化的规律。45.1.3.频率特性的描述方法系统的频

2、率特性是指在正弦输入信号作用下，稳态响应的幅值和相角随输入频率变化的规律。频率特性的另一种方法：实频和序频。两种描述方式方法：实频和序频的组合与幅值和相角的组合之间的联系：幅频特性相频特性实频特性虚频特性5频率特性表达式传递函数表达式5.1.4.频率特性与传递函数的关系频率特性—传递函数6频率特性分析设计系统用几何曲线表示，这些曲线有：5.1.5频率特性的几何表示幅相频率特性曲线对数频率特性曲线对数幅相特性曲线7第一种方法：对每一个频率值计算对应的幅值和相角，然后将这些点连成光滑曲线；第二种方法：对每一个频率值计算和，然后连接成

3、光滑曲线。图示是惯性环节的幅相曲线。1.幅相频率特性曲线（又称幅相曲线、乃氏曲线、极坐标图）绘制幅相特性曲线有两种方法：82．对数频率特性曲线（对数坐标图或伯德图）对数频率特性曲线包括对数幅频特性和对数相频特性两条曲线由频率特性对数幅频特性对数相频特性对数幅频特性曲线的纵坐标为对数幅频特性的函数值L(w)=20lgA(w)，单位是分贝[dB]。对数相频特性曲线的纵坐标为相频特性的函数值Φ(w)=-arctg(wT)，单位是[°]。绘制伯德图时需要用半对数坐标纸。对数频率特性曲线的横坐标是频率，采用对数分度，单位是[rad/s]。

4、93.对数幅相特性曲线（尼科尔斯图）它是将对数幅频特性和对数相频特性合起来绘制成一条曲线横坐标为相频特性的函数值纵坐标为对数幅频特性的函数105.1频率特性5.2典型环节与开环系统频率特性5.3频域稳定判据5.4频域稳定裕度第五章频率响应分析法115.2典型环节与开环系统频率特性1.典型环节2.典型环节的频率特性3.开环幅相曲线绘制4.开环对数频率特性曲线5.延迟环节和延迟系统6.传递函数的频域实验确定125.2.1.典型环节根据开环传递函数零极点的发布形式将系统分解为最小相位的典型环节和非最小相位的典型环节。最小相位典型环节的

5、特点是:s奇次项的系数为正。最小相位环节有位于左半平面上或坐标原点的零点或极点。非最小相位典型环节的特点是:s奇次项的系数为负。非最小相位环节只可能有位于右半平面上的零点或极点。135.2.1.典型环节最小相位的典型环节有7类：非最小相位的典型环节有5类：比例环节比例环节惯性环节惯性环节振荡环节一阶微分环节一阶微分环节二阶微分环节积分环节微分环节最小相位典型环节的特点是:s奇次项的系数为正。非最小相位典型环节的特点是:s奇次项的系数为负。145.2典型环节与开环系统频率特性1.典型环节2.典型环节的频率特性曲线绘制方法3.开环幅

6、相曲线绘制方法4.开环对数频率特性曲线方法5.延迟环节和延迟系统6.传递函数的频域实验确定155.2.2.典型环节的频率特性曲线绘制方法（1）比例环节（2）惯性环节（3）振荡环节（4）积分环节（5）其他典型环节与最基本环节的关系16(1)比例环节的幅相频率特性曲线比例环节的幅相频率特性曲线在复平面上，表现为一个点：在实轴上，坐标为K。由传递函数得频率特性表达式:传递函数：由频率特性得幅相频率特性:17(1)比例环节的对数频率特性曲线18频率特性表达式当w从0向+变化时，该频率特性曲线为一个半圆：圆心在（0.5,0)，半径为0.

7、5，处于第四象限。传递函数：(2)惯性环节的幅相频率特性曲线幅相频率特性19(2)惯性环节的对数频率特性20频率特性(3)振荡环节传递函数：幅相频率特性对数频率特性215.2典型环节与开环系统频率特性1.典型环节2.典型环节的频率特性3.开环幅相曲线绘制4.开环对数频率特性曲线5.延迟环节和延迟系统6.传递函数的频域实验确定22若已知标准因子形式的开环传递函数为开环增益积分环节的个数5.2.3.开环幅相曲线绘制则有对应的频率特性为由开环传递函数的表达式可知是若干个典型环节的串联形式23由于开环传递函数是若干个典型环节的串联形式，

8、则知对应的频率特性也是若干个典型环节的串联形式。幅频特性=各典型环节的幅频特性乘积;相频特性=各典型环节的相频特性代数和。由频率特性是若干个典型环节的串联形式，则有以下两个结论：以上两个结论的公式表示分别为：以上两个结论是绘制开环幅相曲线的依据5.2.3.开环幅