第五章 频域分析法（04518）ppt课件.ppt

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1、第五章根轨迹法掌握根轨迹的定义、根轨迹方程、幅值条件和相角条件掌握根轨迹的绘制法则，熟练绘制根轨迹能根据根轨迹定性分析系统性能随参数变化的规律重点掌握根轨迹的绘制增加开环零点、极点对根轨迹和系统性能的影响利用根轨迹分析系统性能的方法难点为了达到系统的期待性能，如何改变根轨轨迹利用根轨迹分析系统性能基本要求第六章频域分析法时域分析法是一种解析法，它实际上就是用数学的方法去求解描述系统的微分方程，微分方程的解就是系统的响应。这种方法具有准确、直观的优点，但这种方法比较麻烦，而且只能用于分析系统的性能，当计算出的系统性能不能满足要求时，不容易看出问题出在那里，也不知道如何调整系统来满足技术要求。

2、根轨迹法是一种图解求根方法，这种方法不仅能分析系统的性能，而且能指出改进系统性能的措施，但对不知开环传递函数的系统来说，它就无能为力了。第六章频域分析法频域分析法就是根据系统的频率特性间接地揭示系统的性能，并指明改进系统性能措施方向的方法。频域分析方法易于对系统进行实验研究，它可以不需要事先知道系统的数学模型，而只是通过系统的响应来分析研究问题，甚至还可以利用响应特性反推出系统的数学模型，这对于难以用微分方程描述的系统来说尤其重要。第六章频域分析法§6-1频率特性一．频率响应线性系统对正弦输入信号的稳态响应称为频率响应二．频率特性1．频率特性：线性系统在正弦输入信号作用下，稳态输出随正弦输

3、入频率变化的规律，称为系统的频率特性。2．表达式系统输出稳态输出频率特性:系统稳态输(响应)与输入信号频率(正弦函数)的关系可以不断地改变输入信号的频率来研究其响应的幅值和相角的变化规律相频特性:系统的稳态输出对正弦输入信号的相位移描述系统的稳态输出对不同频率的正弦输入信号在相位上产生的相角迟后（或相角超前）的特性。描述系统对不同频率的正弦输入信号，在稳态情况下的衰减（或放大）特性。幅频特性:（4）频率特性也是一种稳态响应，但动态过程的规律性也全寓于其中，所以它也是一种数学模型。3．说明（1）频率特性不仅是对系统而言，其概念和定义对控制元件、部件也都适用。（2）频率特性的概念和定义只适用

4、于线性定常系统。（3）频率特性也适用于不稳定系统。也是一种数学模型1．根据定义直接求取频率特性三．频率特性的求取方法2．根据传递函数直接求频率特性3．用实验法求取频率特性一个系统可以用微分方程或传递函数来描述，也可以用频率特性来描述，它们之间的关系如图所示。用传递函数求频率特性方法比较简单频率特性是在（限定在虚轴上变化）特定情况下的传递函数，它也取决于系统本身的结构参数，表明系统的固有特性。§6-2频率特性表示方法常用的频率特性图示方法幅相特性曲线，简称幅相曲线，又称Nyguist图，是频率特性法常见的一种曲线，它是以频率为参变量，将频率特性的幅频和相频同时表示在复数平面上。一般只需绘制

5、从零到无穷的幅相曲线。这种画有幅相曲线的图形又称向量图或极坐标图。一．幅相频率特性图例6-1试绘出惯性环节的幅相频率特性图解：实频特性虚频特性幅相特性为以(0，1/2)为圆心，1/2为半径的圆二．对数频率特性图1．对数频率特性曲线：又称伯德曲线，包括对数幅频和对数相频特性，通常称为对数坐标图或伯德图。对数频率特性曲线的横坐标是频率，采用对数分度，单位是（rad/s）。对数幅频特性图中的纵坐标为单位是分贝(dB)，采用线性分度。相频特性的图中的纵坐标表示频率特性的相角，以度（゜）为单位，采用线性分度。（2）可以将幅值的乘除化为加减，因而简化了计算与作图过程。2．对数分度的优点（1）由于采

6、用了对数坐标，可以在很宽的频率范围内研究控制系统或元部件，使我们研究系统的低频和高频特性范围拓宽。（3）可用近似方法作图，先分段用直线作出对数幅频特性的渐进线，在对渐进线进行修正，就可得到较准确的对数幅频特性图，给作图带来很大的方便。（4）可分别作出各环节的伯德图，然后用迭加方法得到系统的伯德图，并由此可以看出个环节对系统总特性的影响。（5）将实验获得的频率特性数据画成对数频率特性曲线，能较简便地确定系统（或元部件）的传递函数。3．对数分度的2个概念一个十倍频程（decade、dec）：频率变化十倍的区间。二倍频程（octave、oct）：频率变化至二倍的区间。例6-2试绘出惯性环节的对数

7、频率特性图频率特性对数幅频特性相频特性对数幅相曲线，又称尼柯尔斯（Nichols）曲线，其纵坐标和横坐标都是均匀分度，横坐标表示相角，纵坐标表示对数幅频特性的分贝数，频率为参变量。三．对数幅相图例6-3试绘出惯性环节的对数幅相图频率特性对数幅频特性相频特性频率响应线性系统对正弦输入信号的稳态响应频率特性线性系统在正弦输入信号作用下，稳态输出随正弦输入频率变化的规律，称为系统的频率特性。归纳:一.几个基本概念二.频率特