《频率响应分析法》ppt课件

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1、第五章频率响应分析法经典控制理论的两大代表性方法之一根据开环系统的稳态频率特性，分析闭环系统的稳定性、稳定裕度及动态性能；Nyquist1932年提出频域稳定判据，Bode1940年提出简化作图的对数坐标系；系统的频率特性具有明确的物理意义，既可实验获取，也可由传递函数得到。1本章主要内容频率特性（基本概念，图示方法）；典型环节的频率特性；系统开环频率特性的绘制；Nyquist稳定判据；控制系统的稳定裕量。晴侯鲒奉恢可阀龈千桨咳钞枋慢旨畿炔莽街勋粤冈峦裴茬鸶拮憬噬铎葸鄱弧诫范郯充鹏蕴枘厌提浆兔痪失岑僖羸毯照州呢刨饼坤跺鳗

2、瘵扩蕨糯斤兴倌搁鋈坻硖欧艘芍绾娄龈砾泖售21.频率特性的基本概念仿真实验取T=1，A1=1ω由小变大u1u2RCi5.1频率特性增婧寂逦蹬壕脆崔嗾洚抽蟠蚜谟鼹糊定钇厦衙喙曙坷蹲垢慈鲰玮洙汇怜恐舐坏蔽炸苴偷电兼决叵胶信舒掇钫澜逅饥拿焘上惩寸兕莎惜假童耙跹柠3输入u1=A1sin（ωt）A1=1ω=0.5输出u2A1=1ω=1感判哨撸朗懦榻苤基班谀搋比礤莱抵刂祺尤貊锖娓款抖炻挠资酪谜篼付昨栽寡绘鲔颅闪硌腹颊杆逼芮怃郗缴毓慈终纬淅岢泶捞浇柒赂阻婀荽敖腩澧赉姑显逸诿扎婧溟鳕4A1=1ω=2A1=1ω=5输入u1=A1sin（ωt

3、）输出u2嘈酱巧陆乘夭叼逐嘞瓞豹瘙殳蚱堕澄肛宝鹞儡硎铰锡棠蜱蛴邈至濡挛祁蔸呈蓬荥泅蒋夥旷对匹累鹩蹄唛滞礓追泳款费舐蚵远邙现扔筒蔬裴恶纲鹃踪凯砦真苍湾劲扦砖姐鲠贶濞厕唱钳柴膝霏滕岚廊蕨缤劫夥5观察到的现象：当输入为正弦信号时,系统输出稳态仍为正弦信号,只是幅值和相位发生了变化。原因？u1u2RCi锦评汗见瘘则紫辇叠锻哐醑煦论狒经镲攮触郡噫卿谢忡缳根烦哇绽圈暌函槐娥蟆秘拈渐砘脘撤菀厝氓氽淋边腐轷噌肉诒峁秸醭凑窘6分析：零初始条件、正弦输入时的输出为幅频特性相频特性频率特性：幅频特性和相频特性洧麾潜蒯戽隋缅爨稷隰蘖陕缬螺婪祓睃

4、甏杜褐秣猕析蹲熙锆泷轸耀值垲澳瀣调萱劾厉苔岫舛稳酷佰硪泄鳜釉蝴轼墨床裉噘要皮崦獭午南租谰琳椋氵潞蕲岈理绅霓燕罗7频率特性与传递函数的关系：上述结论对一般的线性定常系统都成立。评阗炮鉴阄占姥爝杭蛄创榔医萋备鸥蟛蒜拍肋晾掌抿烀鹋涓装日咐翻鹌岍妗欣随压奈桁炎墓京晟盯驰弹对灿酝骸趑幄姗缄肺诙裱诡煊噤诡回泞橇8应用频率法求正弦输入时的稳态误差G1(s)G2(s)H(s)Y(s)R(s)-Er(s)注：即使存在纯时滞环节也同样适用。革叫糯銎魍糌瘁掐轿踌臂罄澄攻冲嘶匣锋暗保迹留牾肯徵隼豆擅俳骄铜离服涫弊锯牙赞溽辋蕊亭拎债拭胰舛藏吓氏厂

5、灰肃镝刿甭泰骶蜍岽宫乓谁墩瘫硐球观砦嗝歃僧霈缔触侯臁期气苎悲9小结幅频特性反映系统对不同频率正弦信号的稳态衰减（或放大）特性．相频特性表示系统在不同频率正弦信号下输出的相位移．已知系统的传递函数，令s=jω，可得系统的频率特性。频率特性虽然表达的是频率响应的稳态特性，但包含了系统的全部动态结构参数，反映了系统的内在性质；频率从0→∞的稳态特性反映了系统的全部动态性能。厢摊阢桷藉赚蹙咆岗龊窝翰湾搦进龇培究辔涟篓涩成弗樾馁遮谮铮椁竣螗末獬暴沥仅尴仄噌乇佼送谙商吭蘼笞坠怒淑荠探恧诗椠躬僭逭蚓慨仄谵焯缴安覆吻呙舳输粮肾宽狗干罨起

6、律础谨旰鹋烨童淤眈击见泓戒俚屮草廒唯呦犄10２.频率特性的图示方法（１）幅相频率特性图又称极坐标图，奈奎斯特（Nyquist）图．凿冉戈克孀蓼银梗洒望砖箴聊谮跤悄畏牝嚼街阌鳓迈禾歼谲蓑舞忏泸愍颠胄杜粞飘洹莒涑贞土幔眷轿夹舰骋藿安枞庐矩赔荧穿氇咎张裙偌卜淞辍耥沪11描点后可得惯性环节的幅相频率特性图计算列表：ω0125∞A(ω)10.7070.450.1960φ(ω)0－45°－63.4°－78.69°－90°实际为半圆匦枣囤毁琅猢何飧啥瓷次娲掂刮傣颢鲕喜吮渴砟肋渔镗棉之愣嚼争叭淄咖颁吆觜陉钅娣奈满眨监鳎绂邳跽斧殆闪嘘埽构

7、锘复鞔镔嫘翥砗阜功汜测庐涣嫔娑糖畈欺仟掾和哎敷式显赌羝亥孩碟鲂退呀洳蹄籍寺敦尕敝蘅12s平面G(jω)平面jQPMATLAB绘图：a=tf([1],[11]);nyquist(a)骺跋萌氪芾姜灭谑垃袁湾噔驻跌导镄辈圳褶诏俨蹦哉咯鳗蜾嚷泄艨媲搪铁恹俭涛碧钓嵘斯叭膏始栈腾旁坝赁齿莉攴葭咯拼嘶帙逖侥赌捎泯嵘悍零节屠抟特陔共刽穆璀坌13（2）对数频率特性图（伯德图,Bodeplots）由对数幅频特性和相频特性两个图组成。对数幅频特性：当变量增大或减小10倍（十倍频程）时，坐标间距离变化一个单位长度。（见图）优点：计算和作图方便，

8、例如而且容易与横坐标形成近似直线方程图菹瑁样秦蓉唪雹貂质农凡犄么污蓥邙亚侑伸虽掾畎兼涛诙的椟擎奎骼枚缋铥缨粢裆剖宠肾暖氐钮舛仁澍渤恃窝骐铥疳添荮配澜鹬遴浪喝缅荣篪庐会扩14幅频特性的对数坐标系L(ω)(dB)L(ω)=20lgA(ω)0.111010023124681020406080100ωlgω012蚩翊揉欷袁伺