理解频率特性的概念课件.ppt

《理解频率特性的概念课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章频率法理解频率特性的概念。熟练掌握典型环节的频率特性，熟记其幅相特性曲线及对数频率特性曲线。掌握绘制幅相频率特性曲线的方法及开环对数相频曲线的方法。熟练掌握由具有最小相位性质的系统开环对数幅频特性曲线求开环传递函数的方法。本章要点熟练掌握乃奎斯特稳定判据和对数频率稳定判据及其它们的应用。熟练掌握稳定裕度的概念及计算稳定裕度的方法。理解闭环频率特性的特征量与控制系统阶跃响应的定性关系。理解开环对数频率特性与系统性能的关系及三频段的概念，会用三频段的分析方法对两个系统进行分析与比较。5.1频率特性的基本概念5

2、.2频率特性的表示方法5.3典型环节的频率特性5.4系统开环频率特性的绘制5.5奈奎斯特稳定判据及其应用5.6系统动态特性和开环频率特性的关系5.7闭环系统频率特性5.8系统动态特性和闭环频率的关系小结主要内容线性系统正弦正弦幅值与相位发生变化且变化的大小均与频率有关定义频率特性5.1频率特性一、频率特性概述频率特性的概念设系统结构如图，由劳斯判据知系统稳定。给系统输入一个幅值不变频率不断增大的正弦，Ar=1ω=0.5ω=1ω=2ω=2.5ω=4曲线如下:40不结论给稳定的系统输入一个正弦，其稳态输出是与输入同

3、频率的正弦，幅值随ω而变，相角也是ω的函数。R1C1i1(t)uruc线性定常系统在正弦信号作用下，系统的稳态输出将是与输入信号同频率的正弦信号，仅仅是幅值和相位不同，幅值和相位均是频率ω的函数。定义线性定常系统在正弦信号作用下，稳态输出的复变量与输入的复变量之比称为系统的频率特性，记为W(jω)其中稳态输出与输入的幅值之比称为系统的频率特性5.2频率特性的表示方法一、幅相频率特性曲线(奈氏曲线)，为系统的幅频特性。为系统的相频特性。1.奈奎斯特图或乃氏图或Nyquist图)系统频率特性可表示为二、对数频率特性

4、(波特图)对数频率特性曲线又称伯德（Bode)图，包括对数幅频和对数相频两条曲线对数幅频特性：对数相频特性:注意纵坐标是以幅值对数分贝数刻度的，是均匀的；横坐标按频率对数标尺刻度，但标出的是实际的值，是不均匀的。——这种坐标系称为半对数坐标系。在横轴上，对应于频率每增大10倍的范围，称为十倍频程(dec)，如1-10，5-50，而轴上所有十倍频程的长度都是相等的。为了说明对数幅频特性的特点，引进斜率的概念，即横坐标每变化十倍频程（即变化）所对应的纵坐标分贝数的变化量。5.3典型环节的频率特性一、比例环节传递函数

5、：频率特性：幅频特性：相频特性：对数幅频特性：比例环节频率特性二、积分环节积分环节的传递函数：频率特性：幅频特性：相频特性：对数幅频特性：积分环节的极坐标图积分环节的Bode图积分环节L(ω)①W(s)=1s②W(s)=10s1③W(s)=5s100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[-20][-20][-20]三、微分环节纯微分环节的传递函数：频率特性：幅频特性：相频特性：对数幅频特性：纯微分环节的奈氏图纯微分环节的Bode图①W(s)=s②W(s)=2s③W(s)=0.1s10

6、0.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[+20][+20][+20]微分环节L(ω)①W(s)=0.5s+10.3②W(s)=(0.25s+0.1)L(ω)dB100.2210.1ω0dB2040-40-2020100一阶微分L(ω)0o+30o+45o+60o+90o[+20][+20]二阶微分j01幅相曲线对数幅频渐近曲线0dBL(ω)dBω[+40]ωn0<ξ<0.707时有峰值：几点说明…四、惯性环节传递函数：频率特性：幅频特性：相频特性：对数幅频特性：惯性环节W(jω)W(

7、s)=0.5s+110.25ω2+1A(ω)=1φ(ω)=-tg-10.5ωj01Im[G(jω)]Re[G(jω)]ω00.51245820φo(ω)A(ω)01-14.50.97-26.60.89-450.71-63.4-68.2-76-840.450.370.240.05①W(s)=10.5s+1100②W(s)=s+5100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100惯性环节L(ω)[-20][-20]26dB0o-30o-45o-60o-90o五、振荡环节(0<ξ<1)(0<ξ<0

8、.707)振荡环节W(jω)曲线（Nyquist曲线）0j1振荡环节L(ω)100.2210.1L(ω)dBω0dB2040-40-2020100[-40]振荡环节再分析0dBL(ω)dBω20lgkωnωr(0＜ξ＜0.707)[-40]0＜ξ＜0.5ξ=0.50.5＜ξ＜1友情提醒:φ(ωn)=-90o?2nn22nS2Sk(s)Gw+xw+w=ω=r六、滞后环节传递函数：式中——