自动控制原理第4版 孙炳达第5章 免费在线阅读.pptxVIP

第五章 控制系统的频率特性分析法;■5.1 频率特性的基本概念;■频率特性的基本概念 输入信号输出;=0;■频率特性的基本概念 由上面分析可知： 稳定的线性定常系统，正弦函数输入下的稳态响应，为正弦函数；?称为频率响应。;■频率特性的基本概念 例 某系统结构图如图所示，试根据频率特性的物理意义，;■频率特性的基本概念 幅频特性:相频特性:;■5.2 频率特性的表示方法 ■一、代数解析法;二、图形表示法;2.博德图（对数频率特性图） 由两张图构成：一张是对数幅频图，一张是对数相频图。 两张图的横坐标都是采用了半对数坐标。;对数幅频特性图的纵坐标是频率特性幅值的对数值乘20，即 表示，均匀分度，单位为db。;■5.3 典型环节的频率特性 一、比例环节 1.代数表达式 传递函数频率特性幅频特性相频特性;ω;■典型环节的频率特性 （2）伯德图 作法：1）对数幅频图 2）对数相频图;■典型环节的频率特性 ■二、积分环节的频率特性 代数表达式 传递函数 频率特性幅频特性相频特性 频率特性图 (1)极坐标图;(2）对数频率特性图;-40dB/dec;■典型环节的频率特性 ■三、惯性环节 1.代数表达式 传递函数 频率特性;ω;渐近特性曲线的作法： a.当Tω1（ω1/T）时， 系统处于低频段;■典型环节的频率特性 精确曲线的作法： 在渐近线上修正分析：;ω/ωn;■典型环节的频率特性 ■四、振荡环节 1.代数表达式传递函数 频率特性;;分析：， 当Tω1（ω1/T）时 当Tω1（ω1/T）时，;精确曲线的作法：在渐近线上修正分析：;2）对数相频特性曲线;■典型环节的频率特性 五、微分、1阶环分及2阶微分 1.代数表达式传递函数 频率特性;■典型环节的频率特性 2.频率特性图 1）极坐标图;■典型环节的频率特性 2）伯德图 注意：纯微分、一阶微分和二阶微分的幅频特性和相频特性，在形式上分别是积分、惯性和振荡环节的相应特性的倒数。因此，在半对数坐标中，纯微分环节和积分环节的对数频率特性曲线相对于频率轴互为镜相；一阶微分环节和惯性环节的对数频率特性曲线相对于频率轴互为镜相；二阶微分环节和振荡???节的对数频率特性曲线相对于频率轴互为镜相。;■典型环节的频率特性;■典型环节的频率特性 六、延时环节 1.代数表达式传递函数 频率特性幅频特性 相频特性;2）伯德图;5.4 系统开环频率特性绘制;(2）各典型环节的幅频特性相乘得到系统的幅频特性，各典型环节 的相频 特性相加得到系统的相频特性。 （3）给出不同的ω值，计算出相应的A(ω)和φ(ω)，描点连线。 例(見教材);■分法2，极坐标图的近似作法： （1）起点（ ω =0）： 与系统的型号有关 0型：在实轴上K点 1型：在负虚轴的无穷远处 2型：在负实轴的无穷远处 3型：在正虚轴的无穷远处;分析;（2）终点（ ω=∞）： 在原点 且当n-m=1时，沿负虚轴趋于原点当n-m=2时，沿负实轴趋于原点当n-m=3时，沿正虚轴趋于原点;分析：;（3）与虚轴的交点：;系统开环频率特性绘制;例;例 已知开环传递函数如下，简作幅相频率特性曲线。;起点，;根据幅相频率特性曲线的起点、与实轴交点及终点，幅相频率特性曲线如图所示。;二、对数频率特性的绘制 对数幅频特性 方法一：典型环节频率特性相加 方法二：按下面的步骤进行： 在半对数坐标纸上标出横轴及纵轴的刻度。 将开环传递函数化成典型环节乘积因子形式，求出各环节的交接频率，标在频率轴上。 ■（3）计算20lgK，K为系统开环放大系数。;■（4）在ω=1处找出纵坐标等于20lgK的点“A”；过该点作一 直线，其斜率等于-20ν(db/dec)，当ν取正号时为积分环节 的个数，当ν取负号时为纯微分环节的个数；该直线直到第 一个交接频率ω1对应的地方。 若ω11，则该直线的延长线 以过“A”点。;（5）以后每遇到一个交接频率，就改变一次渐近线的斜率： 遇到惯性环节的交接频率，斜率增加-20db/dec； 遇到一阶微分环节的交接频率，斜率增加+20db/dec；遇到振荡环节的交接频率，斜率增加-40db/dec； 遇到二阶微分环节的交接频率，斜率增加+40db/dec； 直至经过所有各环节的交接频率，便得系统的开环对数幅频渐近特性。;若要得到较精确的频率特性曲线，可在振荡环节和二阶微分环节的交接频率附近进行修正。 2.对数相频特性 方法一：典型环节相频特性相加 方法二：利用系统的相频特性表达式，直接计算出不 同的 ω数值时对应的相移角描点，再用光滑曲线连接。;■例1 已知某系统的开环传递函数为;两个积分环节；三个惯性环节；两个一阶微分环节，它们的交接频率分别为是;■按方法二有关步骤，绘出该系统的开环对数幅频特性。;三、对数幅频特性与相频特性间的关系 什么是最小相位系统？若一