自动化第4章频率特性分析法.ppt

第四章 频域分析法;设某反馈系统如图所示;一、频率特性的定义; 系统频率特性与系统传递函数的关系 ;一、奈奎斯特(Nyquist)图（极坐标图、幅相频 率特性图） ;二、波德(Bode)图（对数频率特性图） ;对数坐标系; 对数相频特性图 ;对数坐标系; 几点说明 ; 对数坐标的优点 ;一、比例环节 ;比例环节的频率特性图;二、惯性环节 ; 低频段(? 1/T );转折频率;-4;三、一阶微分环节 ;对数相频特性： ?(?) = arctg??;0 ;四、积分环节 ;对数幅频特性：;五、纯微分环节 ;频率特性：;六、振荡环节 ;Nyquist Diagram;0;-180;-8;七、二阶微分环节 ;二阶微分环节与振荡环节的频率特性互为倒数(? ＝1/?n )。 二阶微分环节与振荡环节的对数幅频特性曲线关于 0dB 线对称，相频特性曲线关于零度线对称。;八、延迟环节 ;-600; 0型系统（v = 0）; I型系统（v = 1）; II型系统（v = 2）;极点和零点全部位于s左半平面的系统称为最小相位系统。反之，称为非最小相位系统。延迟环节通常视为非最小相位环节。;考虑系统：;一、米哈伊洛夫稳定定理 ; 一阶系统; 二阶系统; 共轭虚根情形(0?1);Re; n阶系统;二、Nyquist稳定判据; 开环稳定时，当?由0变化到?时：; 开环不稳定时;F(j?);综上所述，闭环系统稳定的充要条件为：系统开环Nyquist曲线逆时针包围 (-1，j0) 点圈数N 等于 q/2，其中q为位于右半s 平面的开环特征根个数。此即为Nyquist稳定判据。; 开环含有积分环节时Nyquist判据的处理; 处理方法;对G(j?)起始点，? = 0， ? 位于无穷小的半圆上。;即按常规方法作出?由 0+? ?变化时的Nyquist曲线后，从G(j0)开始，以?的半径顺时针补画v90 °的圆弧(辅助线)得到完整的Nyquist曲线。;一、相角裕度;二、幅值裕度;为了得到满意的性能，一般要求：;?;一、低频段;二、中频段;L(?); 低频段斜率变化对? (?c)的影响; 高频段斜率变化对? (?c)的影响;中频段的带宽的影响;?; 结论; 典型二阶系统;由图可见，? 越大， ? (?c)越大， σ %越小。;10; 高阶系统第四章 频域分析法;设某反馈系统如图所示;一、频率特性的定义; 系统频率特性与系统传递函数的关系 ;一、奈奎斯特(Nyquist)图（极坐标图、幅相频 率特性图） ;二、波德(Bode)图（对数频率特性图） ;对数坐标系; 对数相频特性图 ;对数坐标系; 几点说明 ; 对数坐标的优点 ;一、比例环节 ;比例环节的频率特性图;二、惯性环节 ; 低频段(? 1/T );转折频率;-4;三、一阶微分环节 ;对数相频特性： ?(?) = arctg??;0 ;四、积分环节 ;对数幅频特性：;五、纯微分环节 ;频率特性：;六、振荡环节 ;Nyquist Diagram;0;-180;-8;七、二阶微分环节 ;二阶微分环节与振荡环节的频率特性互为倒数(? ＝1/?n )。 二阶微分环节与振荡环节的对数幅频特性曲线关于 0dB 线对称，相频特性曲线关于零度线对称。;八、延迟环节 ;-600; 0型系统（v = 0）; I型系统（v = 1）; II型系统（v = 2）;极点和零点全部位于s左半平面的系统称为最小相位系统。反之，称为非最小相位系统。延迟环节通常视为非最小相位环节。;考虑系统：;一、米哈伊洛夫稳定定理 ; 一阶系统; 二阶系统; 共轭虚根情形(0?1);Re; n阶系统;二、Nyquist稳定判据; 开环稳定时，当?由0变化到?时：; 开环不稳定时;F(j?);综上所述，闭环系统稳定的充要条件为：系统开环Nyquist曲线逆时针包围 (-1，j0) 点圈数N 等于 q/2，其中q为位于右半s 平面的开环特征根个数。此即为Nyquist稳定判据。; 开环含有积分环节时Nyquist判据的处理; 处理方法;对G(j?)起始点，? = 0， ? 位于无穷小的半圆上。;即按常规方法作出?由 0+? ?变化时的Nyquist曲线后，从G(j0)开始，以?的半径顺时针补画v90 °的圆弧(辅助线)得到完整的Nyquist曲线。;一、相角裕度;二、幅值裕度;为了得到满意的性能，一般要求：;?;一、低频段;二、中频段;L(?); 低频段斜率变化对? (?c)的影响; 高频段斜率变化对? (?c)的影响;中频段的带宽的影响;?; 结论; 典型二阶系统;由图可见，? 越大， ? (?c)越大， σ %越小。;10; 高阶系统