自动控制 第五章线行略系统的频域分析.ppt

本章主要内容 本章介绍了控制系统频率分析法的相关概念和原理。包括频率特性的基本概念和定义、开环频率特性的极坐标图表示法、波特图表示法、控制系统稳定性的频率特性分析法及其应用、控制系统闭环频率特性、闭环频率特性与时域性能的关系等。;;第一节 频率特性;G(j?)=稳态输出量与输入量的变化;二、研究频率特性的意义;四、根据传递函数求频率特性;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;频率特性与传递函数的关系: G(jω)=G(s)|s=jω;幅频特性;五、频率特性的物理意义;幅值A(?)随着频率升高而衰减。;六、频率特性与传递函数的关系;七、频率特性图的定义;[极坐标图]在极坐标复平面上画出?值由零变化到无穷大时的G(j ?)矢量，把矢端连成曲线。; 幅频特性为w的偶函数，相频特性为w的奇函数， w从 0→+∞和w从0→-∞的福相曲线关于实轴对称。 在幅相曲线中，频率w为参变量，用小箭头表示w 增大时幅相曲线的变化方向;举例;对数频率特性图-Bode图;横坐标只标注ω的自然对数值。 Bode采用w的对数分度实现了横坐标的非线性压缩，低频段相对展宽，高频段相对压缩。既拓宽了频率范围，又便于研究低频段特性。 系统为多个环节串联时，频率特性为连乘积，对数幅频特性将乘除化为加减，简化了画图过程。;第二节 典型环节的频率特性;2、放大环节对数频率特性;二、惯性环节;2、惯性环节对数频率特性;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;3、惯性环节的渐近线误差;三、积分环节;2、积分环节对数频率特性;四、微分环节;2、纯微分环节对数频率特性;3、一阶微分环节幅相频率特性;4、一阶微分环节对数频率特性;惯性环节;五、振荡环节;当ξ较小时，在ω = ωn附近，A(ω)出现峰值，即发生谐振。谐振峰值 Mr对应的频率为谐振频率ωr。;2、振荡环节对数频率特性;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;3、渐近线误差;六、二阶微分环节;2、二阶微分环节对数频率特性;七、滞后环节幅相频率特性;2、滞后环节对数频率特性;3、滞后环节与惯性环节;八、多个积分/微分环节串联;第三节 系统开环频率特性的绘制;系统开环 Nyquist图;将开环传递函数表示成若干典型环节的串联形式：;开环幅相曲线绘制方法： （1）由开环幅频特性和相频特性表达式，用计算法绘制。 （2）由开环频率特性的实部和虚部表达式，用计算法绘制。 开环幅相曲线绘制三要素： （1）曲线的起点w=0和终点w= ∞； （2）必要的特征点(与坐标轴的交点）； （3）曲线的变化范围（象限、单调性）。典型环节幅相曲线的特点是绘制开环幅相曲线的基础。;对0型系统（n = 0） 对I型系统（v = 1） 对II型系统（v = 2） ;0型;;;Nyquist图特点 开环幅相曲线起点与K,n有关： =0，起于实轴上K处； =i，若K＞0，起于i×-90°的无穷远处。 开环幅相曲线终点 n ＞ m,;例 已知系统的开环传递函数，试绘制系统的开环Nyquist图。;例 已知系统的开环传递函数，求Nyquist图与实轴的交点。;例 已知系统的开环传递函数，绘制系统的开环Nyquist图。;增加零极点;增加零极点;增加非零极点;增加非零极点;增加非零极点;将开环传递函数表示成若干典型环节的串联形式；;上式表明：w=1时，L(W)=20lgK(dB)； 低频渐近线斜率为-20ndB/dec。;2.转折频率及转折后斜率变化量确定 各环节转折频率w=1/t,经过转折频率时斜率变化量 分别为：; Bode图特点;开环系统Bode图的绘制方法：;对渐近线进行修正以获得准确的幅频特性； 相频特性曲线由各环节的相频特性相加获得：;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;Evaluation only. Crea