频率特性分析(2)概要.ppt

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1、§5.3反馈控制系统的开环频率特性(二)系统开环伯德图的绘制主要知识点回顾：对数坐标图；典型环节的对数坐标图开环系统的对数坐标图（PPT，P31）一、对数坐标图Bode图横坐标Bode图坐标系用伯德图表示频率特性的优点(5)(1)将幅频特性和相频特性分别作图，使系统(或环节)的幅值和相角与频率之间的关系更加清晰；(3)用渐近线表示幅频特性，使作图更为简单方便；(2)可将串联环节的幅值乘除运算变为加减运算，简化了计算与作图过程；(4)可分别作出各个环节的Bode图，然后用叠加方法得出系统的Bode图，并由此可以看出各个环节对系统总特性的影响。(5)

2、由于横坐标采用对数分度，所以能把较宽频率范围的图形紧凑的表现出来。在分析和研究系统时，其低频特性很重要，而横轴采用对数分度对于突出频率特性的低频率很方便。二、典型环节的Bode图1.放大环节（比例环节）频率特性为对数幅频特性对数相频特性比例环节的Bode图2.积分环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性积分环节的Bode图当有n个积分环节串联时，即对数幅频特性对数相频特性3.微分环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性微分环节的Bode图4.惯性环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性称为转折频率或交接频率或转角频率惯性环节的Bode图当5.一阶微分环

3、节频率特性为对数幅频特性对数相频特性称为转折频率或交接频率或转角频率一阶微分环节的Bode图6.振荡环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性振荡环节的Bode图7.二阶微分环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性称为转折频率或交接频率或转角频率二阶微分环节的Bode图8.延滞环节频率特性为对数幅频特性对数相频特性滞后环节的Bode图三、开环系统的对数坐标图开环系统结构图幅频特性相频特性开环幅频特性开环相频特性开环对数幅频特性1.将系统的开环传递函数写成典型环节乘积（即串联）的形式；2.如果存在交接频率，在ω轴上标出交接频率的坐标位置；3.由各串联环节

4、的对数幅频特性叠加后得到系统开环对数幅频特性的渐近线；4.修正误差，画出比较精确的对数幅频特性；5.画出各串联典型环节相频特性，将它们相加后得到系统开环相频特性。例1已知系统的开环传递函数为例1开环系统Bode图例2已知系统的开环传递函数为例2Bode图例3已知系统的开环传递函数如下，试绘制系统伯德图。例3Bode图10总结：系统开环对数频特性曲线的绘制1.低频起始段的绘制低频段特性取决于，直线斜率为－20。为获得低频段，还需要确定该直线上的一点，可以采用以下三种方法：A:在小于等于第一个转折频率w1内任选一点w0,计算其值。（若采用此法，强烈

5、推荐取w0＝w1）La(w0)=20lgK－20lgw0B:取特定频率w0＝1，则La(w0)=20lgKC:取La(w0)为特殊值0，则-20dB/dec120lgKw1(1).0型系统的低频起始段的绘制对类似右图所示的0型系统的Bode图，通过低频段高度H=20lgK（dB）。(2).I型系统的低频起始段的绘制对右下图I型系统Bode图,低频段渐近线斜率为-20dB/dec。有两种情况：（1）低频段或低频段延长线与横轴相交，则交点处的频率=K；（2）低频段或低频段渐近线的延长线在=1时的幅值为20lgK。(3).II型系统的低频起始段

6、的绘制下图所示为II型系统Bode图，低频段渐近线的斜率为-40dB/dec,也有两种不同情况：(1)低频段渐近线或低频段渐近线的延长线与横轴相交，则交点处的频率=K1/2；(2)低频段或低频段的延长线在=1时的幅值为20lgK2.绘制步骤概括如下:(1)将系统开环频率特性改写为各个典型环节的乘积形式,确定各环节的转折频率,并将转折频率由低到高依次标注到半对数坐标纸上（不妨设为：1、2、3、4……）；(2)绘制L()的低频段渐近线；(3)按转折频率由低频到高频的顺序,在低频渐近线的基础上,每遇到一个转角频率,根据环节的性质改变渐近线

7、斜率,绘制渐近线,直到绘出转折频率最高的环节为止。(4)如需要精确对数幅频特性，则可在各转折频率处加以修正。(5)相频特性曲线由各环节的相频特性相加获得。注意：对数幅频特性曲线上要标明斜率！例4:【例5设系统开环传递函数为试绘制开环系统对数频率特性曲线。【例6设系统开环传递函数为试绘制开环系统对数频率特性曲线。四、由Bode图确定系统的传递函数由Bode图确定系统传递函数，与绘制系统Bode图相反。即由实验测得的Bode图，经过分析和测算，确定系统所包含的各个典型环节，从而建立起被测系统数学模型。信号源对象记录仪Asinwt由频率特性测试仪记录的

8、数据,可以绘制最小相位系统的开环对数频率特性,对该频率特性进行处理，即可确定系统的对数幅频特性曲线。1、频率响应实验2、传递函数确定（1