自動控制原理講義-A1-頻率特性-頻率特性概念與典型環(huán)節(jié).ppt

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頻率特性概念與典型環(huán)節(jié),鄒斌江南大學控制科學與工程研究中心能源與環(huán)境研究室地址：江蘇無錫蠡湖大道1800號電子郵件:wuxi_zoubin電話：0510-83196016(h)，0510-82539716(o),頻率特性的定義,在正弦信號作用下，系統(tǒng)的輸出穩(wěn)態(tài)分量與輸入量復數(shù)之比。,穩(wěn)態(tài)輸出量與輸入量的頻率相同，僅振幅和相位不同。,頻率特性的數(shù)學表示,幅頻特性,相頻特性,實頻特性,虛頻特性,頻率特性的意義,頻率特性是控制系統(tǒng)在頻域中的一種數(shù)學模型揭示系統(tǒng)的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性頻率特性可以由實驗確定,頻率特性的獲取方法,根椐傳遞函數(shù)來求取通過實驗測得,根據(jù)傳遞函數(shù)求頻率特性（1）,設(shè),部分分式展開為,根據(jù)傳遞函數(shù)求頻率特性（2）,對于穩(wěn)定的系統(tǒng),-s1,s2,sn其有負實部,根據(jù)傳遞函數(shù)求頻率特性（3）,頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系:G（j)=G(s)|s=j,幅值A(chǔ)()隨著頻率升高而衰減,對于低頻信號,對于高頻信號,頻率特性反映了系統(tǒng)(電路)的內(nèi)在性質(zhì),與外界因素無關(guān)!,頻率特性圖,幅相頻率特性極坐標圖(Nyquist)對數(shù)頻率特性(Bode)對數(shù)幅相頻率特性(Nichols),幅相頻率特性極坐標圖(Nyquist),在極坐標復平面上畫出值由零變化到無窮大時的G(j)矢量，把矢端連成曲線。,幅相頻率特性畫法舉例,對數(shù)頻率特性圖-Bode圖,頻率比,dec,oct,幅值相乘變?yōu)橄嗉?，簡化作圖。,拓寬圖形所能表示的頻率范圍,波德圖(Bode),對數(shù)幅頻+對數(shù)相頻,(dB),只標注的自然對數(shù)值。,用L()簡記對數(shù)幅頻特性，也稱L()為增益。用()簡記對數(shù)相頻特性。,關(guān)于Bode圖的幾點說明,=0不可能在橫坐標上表示出來；,橫坐標上表示的最低頻率由所感興趣的頻率范圍確定；,典型環(huán)節(jié)的頻率特性：比例環(huán)節(jié),慣性環(huán)節(jié),()=-tg-10.5,0,1,-14.5,0.97,-26.6,0.89,-45,0.71,-63.4-68.2-76-84,0.450.370.240.05,慣性環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性,慣性環(huán)節(jié)的漸近線誤差,轉(zhuǎn)角頻率處：低于漸近線3dB低于或高于轉(zhuǎn)角頻率一倍頻程處：低于漸近線1dB,積分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性,積分環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性,純微分環(huán)節(jié)的幅相頻率特性,純微分環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性,一階微分環(huán)節(jié)幅相頻率特性,一階微分環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性,高頻放大！抑制噪聲能力的下降！,一階微分環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性關(guān)系,慣性環(huán)節(jié),一階微分,頻率特性互為倒數(shù)時：對數(shù)幅頻特性曲線關(guān)于零分貝線對稱；相頻特性曲線關(guān)于零度線對稱。,振蕩環(huán)節(jié)G(j),(01),(00.707),振蕩環(huán)節(jié)G(j)曲線,（Nyquist曲線）,振蕩環(huán)節(jié)L(),-40,振蕩環(huán)節(jié)再分析,n,r,(00.707),-40,2,n,n,2,2,n,S,2,S,k,(s),G,w,+,xw,+,w,=,二階微分,幅相曲線,對數(shù)幅頻漸近曲線,+40,n,00.707時有峰值：,幾點說明,滯后環(huán)節(jié)幅相頻率特性,滯后環(huán)節(jié)對數(shù)頻率特性,滯后環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié),不同,近似,