自动控制理论第3版 教学课件 作者 邹伯敏 浙江大学 主编第五章.ppt

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1、第五章频率响应自动控制理论面向21世纪课程教材作者：浙江大学邹伯敏教授7/21/20211第五章频率响应第一节频率特性令已知一、频率特性的基本概念自动控制理论7/21/20212第五章频率响应当t→∞时,其中自动控制理论因为所以7/21/20213第五章频率响应图5-1图5-2例:自动控制理论7/21/20214第五章频率响应自动控制理论图5-37/21/20215第五章频率响应二、由传递函数确定系统的频率响应例5-1试绘制系统的幅频和相频特性曲线。解：令，。自动控制理论图5-57/21/20216第五章频率响应图5-6自动控制理论7/21/20217

2、第五章频率响应第二节对数坐标图对数坐标图1.比例因子K图5-72.一阶因子自动控制理论一、典型因子的伯德图7/21/20218第五章频率响应图5-8自动控制理论7/21/20219第五章频率响应图5-10自动控制理论3.积分、微分因子1)积分因子7/21/202110第五章频率响应2)微分因子图5-11自动控制理论3)图5-127/21/202111第五章频率响应4.二阶因子自动控制理论——低频渐近线7/21/202112第五章频率响应图5-13自动控制理论谐振峰值与谐振频率——高频渐近线7/21/202113第五章频率响应自动控制理论图5-157/2

3、1/202114第五章频率响应图5-165.滞后因子自动控制理论7/21/202115第五章频率响应二、开环系统的伯德图设开环传递函数例5-2绘制Bode图。解自动控制理论（1）幅频特性7/21/202116第五章频率响应（2）相频特性自动控制理论特点：7/21/202117第五章频率响应图5-17自动控制理论7/21/202118第五章频率响应三、最小相位系统与非最小相位系统设a和b两个系统的传递函数和频率特性分别为:这两个系统的幅频特性是相同的,即：自动控制理论7/21/202119第五章频率响应相频特性却不同,分别为:图5-18自动控制理论7/2

4、1/202120第五章频率响应图5-19自动控制理论7/21/202121第五章频率响应结论:最小相位系统的对数幅频特性和相频特性曲线的变化趋势是相一致的，表示它们间有唯一的对应关系。1、0型系统自动控制理论四、系统的类型与对数幅频特性曲线低频渐近线斜率的对应关系7/21/202122第五章频率响应0型系统对数幅频特性低频渐近线为一条20lgKdB的水平线。2、I型系统自动控制理论低频渐近线斜率为-20db/dec开环增益K在数值上等于低频渐近线（或延长线）与0dB线相交点的频率值。低频渐近线（或延长线）在ω=1处的相交坐标值为20lgK。7/21/2

5、02123第五章频率响应3、Ⅱ型系统自动控制理论低频渐近线的斜率为-40dB/dec。低频渐近线（或延长线）在ω=1处的坐标值为20lgK。开环增益K在数值上等于低频渐近线（或延长线）与0dB线相交点频率值的平方。7/21/202124第五章频率响应第三节极坐标图当输入信号的频率ω由0→∞变化时，向量G(jω)的端点在复平面上移动的轨迹叫极坐标图或称为乃氏图。1、比例因子K自动控制理论一、典型因子的乃氏图7/21/202125第五章频率响应图5-212、积分和微分因子参考图5-21(a)参考图5-21(b)自动控制理论参考图5-21(c)7/21/20

6、2126第五章频率响应3、一阶因子图5-22自动控制理论7/21/202127第五章频率响应4、二阶因子自动控制理论7/21/202128第五章频率响应根据不同的ζ值，作出的乃氏图如图5-23所示。图5-23自动控制理论7/21/202129第五章频率响应图5-255、滞后因子自动控制理论7/21/202130第五章频率响应图5-26图5-27自动控制理论7/21/202131第五章频率响应1.0型系统自动控制理论二、开环系统的乃氏图绘制系统的乃氏图时，必须写出开环系统的相位表达式和幅频特性表达式7/21/202132第五章频率响应例图5-28自动控制

7、理论2.Ⅰ型系统7/21/202133第五章频率响应例自动控制理论7/21/202134第五章频率响应图5-29自动控制理论3.Ⅱ型系统7/21/202135第五章频率响应例自动控制理论图5-307/21/202136第五章频率响应第四节乃奎斯特稳定判据自动控制理论一、幅角原理7/21/202137第五章频率响应图5-40自动控制理论若在S平面上任取一封闭曲线Cs,且令S以顺时针方向沿着Cs变化,则上式求得其在F(S)平面上的映射曲线CF。7/21/202138第五章频率响应(一)围线Cs围绕F(S)的一个零点自动控制理论结论:Cs按顺时针方向围绕F(

8、S)的一个零点,则其在F(S)平面上的映射曲线CF亦按顺时针方向围绕F(S)平面的坐标原点旋转