幅相频率特性.ppt

自动控制原理自动控制原理 5.5.线性系统的频域分析线性系统的频域分析 5.1 5.1 频率特性的基本概念频率特性的基本概念 5.2 5.2 幅相频率特性（幅相频率特性（NyquistNyquist图）图）5.3 5.3 对数频率特性（对数频率特性（BodeBode图）图）5.4 5.4 频域稳定判据频域稳定判据 5.5 5.5 稳定裕度稳定裕度 5.6 5.6 利用开环频率特性分析系统的性能利用开环频率特性分析系统的性能 5.7 5.7 闭环频率特性曲线的绘制闭环频率特性曲线的绘制 5.1.2 5.1.2 频率特性频率特性 G(jw w)的图解表示方法的图解表示方法幅频幅频相频相频.频率特性频率特性.幅相幅相特性特性(Nyquist).对数频率对数频率特性特性(Bode).对数幅相对数幅相特性特性(Nichols)对数幅频对数幅频对数相频对数相频课程回顾课程回顾5.2 5.2 幅相频率特性（极坐标图）幅相频率特性（极坐标图）5.2.1 5.2.1 典型环节的幅相频率特性典型环节的幅相频率特性 比例环节比例环节 微分环节微分环节 积分环节积分环节 惯性环节惯性环节5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)(Nyquist)（1 1）一阶复合微分一阶复合微分5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)（2 2）5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)（3 3）振荡环节振荡环节5.2.1 5.2.1 典型环节的幅相频率特性典型环节的幅相频率特性5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)（4 4）谐振频率谐振频率w wr 和谐振峰值和谐振峰值Mr 例例:当当 ，时，时5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)（5 5）例例 系统的幅相曲线如图所试，求传递函数。系统的幅相曲线如图所试，求传递函数。由曲线形状有由曲线形状有由起点由起点：由由j(wj(w0 0)：由由|G(w(w0 0)|)|：5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)(Nyquist)（）起点：此时 ，除比例、积分和微分环节外，其他环节在起点处幅值为1，相角为0，因此在起点处有：可得低频段乃氏图：可得低频段乃氏图：（1）起点（低频段）：）起点（低频段）：5.2.2 5.2.2 系统开环幅相频率特性（极坐标图）系统开环幅相频率特性（极坐标图）对于由最小相位环对于由最小相位环节组成的开环系统节组成的开环系统(2)终点（高频段）：此时，这时频率特性与分子分终点（高频段）：此时，这时频率特性与分子分母多项式阶次之差有关。分析可得如下结论：母多项式阶次之差有关。分析可得如下结论：终点处幅值：终点处幅值：终点处相角：终点处相角：1)1)由开环频率特性由开环频率特性 求出幅频特性求出幅频特性 和相频特性和相频特性 ，或实，或实频特性频特性 和虚频特性和虚频特性 。2)2)求特征点。起点求特征点。起点 终点终点与负实轴交点与负实轴交点：试探，法：试探，法1 1 令令法法2 2 令令当当 求求 时实部渐近线时实部渐近线3)3)根据根据 的变化趋势，所在象限和单调性，绘制大概形状。的变化趋势，所在象限和单调性，绘制大概形状。不含零点时，不含零点时，模值和相位一般会单调收缩，当有零点时，曲线可能会扭曲。模值和相位一般会单调收缩，当有零点时，曲线可能会扭曲。绘制步骤：绘制步骤：5.2 5.2 幅相频率特性幅相频率特性 (Nyquist)5.2.2 5.2.2 系统开环幅相频率特性系统开环幅相频率特性例例 ，画，画G(jw w)曲线。曲线。解解渐近线渐近线：与实轴交点与实轴交点：例例 ，画，画概略开环幅相概略开环幅相曲线。曲线。K0,T0 K0,T0课程小结课程小结5.2 5.2 幅相频率特性（幅相频率特性（NyquistNyquist图）图）5.2.1 5.2.1 典型环节的幅相特性曲线典型环节的幅相特性曲线 5.2.2 5.2.2 开环系统的幅相特性曲线开环系统的幅相特性曲线