《自动控制原理》第5章 频域分析法.ppt

《《自动控制原理》第5章 频域分析法.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、第五章频域分析法第一节频率特性一般地，闭环传递函数具有如下的形式闭环系统的频率特性是其传递函数用替代s的结果。即有系统的频率特性改变时传递函数也随之而变，反之亦然。第二节频率特性曲线一、坐标系a)极坐标系b)直角坐标系c)重叠的极坐标与直角坐标系从横坐标的分度来看，低频段分度精细，中频段适度，高频段粗略。二、典型环节的频率特性1、比例环节的频率特性2、积分环节（1/s）的频率特性对数幅频特性为20lgK,、半对数相频特性为0。4、一阶惯性环节的频率特性3、微分环节（s）的频率特性低频渐近线为高频渐近线为5、二阶振荡环节[]的频率特性低频渐近线为高频渐近线为

2、6、延时环节（）的频率特性三、控制系统的开环幅相频率特性1、0型系统的开环频率特性2、I型系统的开环幅相频率特性对于系统，曲线以方向进入原点。3、Ⅱ型系统的开环幅相频率特性四、最小相位系统与非最小相位系统例5－1试分析开环传递函数为的控制系统开环频率特性奈氏曲线低频段和高频段的走势。解非最小相位系统奈氏图当时，时，第三节奈奎斯特稳定判据及稳定裕度一、奈氏判据的理论基础二、奈奎斯特稳定判据一1、S平面的虚轴上(包括坐标原点)不存在开环极点和闭环极点的情况。例5－2设某控制系统的开环传递函数为试用奈氏稳定判据判别闭环系统的稳定性。解例5－3设某控制系统的开环传

3、递函数为试用奈氏稳定判据判别稳定性。解例5－4设某控制系统的开环传递函数为试用奈氏稳定判据判别闭环系统的稳定性。解2、S平面虚轴上有开环极点（含坐标原点），但没有闭环极点的情况1)I型系统2）Ⅱ型系统例5－5设某控制系统的开环传递函数为试用奈氏稳定判据判别闭环系统的稳定性。解例5－6某控制系统的开环传递函数为试用奈氏稳定判据判别闭环系统的稳定性。解三、奈奎斯特稳定判据二四、稳定裕度1、幅值裕度2、相位裕度五、具有延时环节控制系统的稳定性分析例5－7某控制系统的开环传递函数为试绘制τ分别取0、2、4的奈氏曲线，并分析闭环系统的稳定性。解第四节用开环对数频率特

4、性分析系统的性能一、系统开环频率特性的伯德图例5－8某控制系统的开环传递函数为试绘制系统的伯德图。解二、利用开环对数频率特性计算闭环系统稳态误差1、0型系统的稳态误差2、I型系统的稳态误差3、Ⅱ型系统的稳态误差三、伯德图上的稳定裕度及伯德定理1、伯德图上的稳定裕度2、伯德定理四、开环对数频率特性与时域指标的关系1、二阶系统超调量、调节时间与相位裕度的关系2、高阶系统超调量、调节时间与相位裕度的关系高阶系统的开环频域指标与时域指标之间没有精确的关系式，一般可由如下的近似关系式表达，即式中五、开环对数幅频特性高频段对抑制噪声的作用六、对数频率特性奈氏稳定判据负

5、穿越：正穿越：第五节用闭环频率特性分析控制系统的性能一、闭环频率特性二、闭环频域指标与时域指标的关系1、二阶系统闭环频域指标与时域指标的关系2、高阶系统三、闭环频域指标与开环频域指标的关系1、与γ的关系2、带宽频率与穿越频率的关系对于二阶系统，比值是ζ的函数。例如，时，时，。对于高阶系统，可用来估算带宽频率，实际值可在闭环幅频特性上求得。第六节实验法建立数学模型例5－9实验测得某系统的伯德图如图所示，试确定该系统的开环传递函数。解第七节应用MATLAB绘制频率特性曲线一、绘制奈氏曲线MATLAB环境下绘制开环幅相频率特性可由nyquist(g)函数命令完成

6、。其中g为MATLAB认可的开环传递函数。例5－10给定控制系统的开环传递函数为，试用MATLAB命令绘制该系统的奈氏曲线。解MATLAB环境下输入如下文本：num=500；den=conv([1,1],[conv([1,2],[1,3])])；g=tf(num,den)nyquist(g)二、绘制伯德图绘制伯德图的函数命令为bode(g)。其中g为开环传递函数。例5－11设控制系统的开环传递函数为试绘制该系统的伯德图。解在MATLAB环境下输入如下文本：g=tf(2,conv([1,1],[1,2,0]))bode(g)三、绘制闭环幅频特性和相频特性例5

7、－12设控制系统的闭环传递函数为试绘制该系统的闭环幅频特性和相频特性曲线。解在MATLAB环境下输入如下文本：g=tf([2,2],[1,5,3,2])；bode(g)