[工学]第四章 频域特性分析.pptVIP

第四章 频率特性分析 本章内容 一、频率特性概述 二、频率特性的极坐标图(Nyquist图) 三、频率特性的对数坐标图(Bode图) 四、闭环频率特性与频域特征量 五、最小相位系统与非最小相位系统 六、利用MATLAB分析频率特性 一、频率特性概述 （2）频率特性：对系统频率响应特性的描述 2.频率特性与传递函数的关系 2.频率特性与传递函数的关系 3.频率特性的求法 4.频率特性的表示法 5.频率特性的特点 二、频率特性的极坐标图(Nyquist图) 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 1.典型环节的Nyquist图 2.绘制Nyquist图的一般方法 3. Nyquist图的一般形状 三、频率特性的对数坐标图(Bode图) Bode图优点 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 2.典型环节的Bode图 3.系统Bode图的绘制方法 3.系统Bode图的绘制 3.系统Bode图的绘制 四、频率特性的特征量 1）零频幅值A(0) 五、最小相位系统与非最小d相位系统 六、利用MATLAB分析频率特性 绘制Nyquist图： [re,im,w]=nyquist(sys,w); 绘制Bode图：[Gm,Pm,w]=bode(sys,w); 求系统的频域特征量 求系统 的频域特征量 本章重点： 频率特性的概念及其求法 典型环节频率特性的Nyquist图和Bode图 一般系统频率特性的Bode图绘制 频域性能指标 始于点（ωT ，0)， 斜率－20dB/dec的直线 (4)惯性环节 令： 故： 对数幅频特性： 低频段（ωωT）， 20lg?G(j?)??20lg?T－20lg?T＝0dB 高频段（ωωT）， 20lg?G(j?)??20lg?T－20lg? ωT : 转角频率 低频段渐近线： 20lg?G(j?)??0dB 误差： 高频段渐近线： 20lg?G(j?)??20lg?T－20lg? 误差： 对数相频特性： 由： ?=0， ?G(j?)=0°； ?=?T，?G(j?)=－45°； ?=?， ?G(j?)=－90°； 对数相频特性曲线对称于 点(?T，－45°) ?≤0.1?T 时，?G(j?)? 0° ?≥10?T 时，?G(j?)?－90° 对数幅频特性： 高频段（ωωT）， 20lg?G(j?)?? 20lg?－20lg?T 故： ωT : 转角频率 (5)一阶微分环节 对数相频特性： ?=0， ?G(j?)=0°；?=?T，?G(j?)=45°； ?=?， ?G(j?)=90°； 对数相频特性曲线对称于点(?T，45°) 低频段（ωωT）， 20lg?G(j?)??20lg?T－20lg?T＝0dB 始于点（ωT ，0)，斜率20dB/dec的直线 低频段（ωωn；λ≈0）， 20lg?G(j?)??0dB （0dB线） 高频段（ωωn；λ1）， 20lg?G(j?)??－40lgλ =－40lg?＋40lg?n （始于点（ωn，0)，斜率－40dB/dec的直线） (6)振荡环节 对数幅频特性： ωn : 转角频率 (6)振荡环节 对数相频特性： ?=0， ?G(j?)=0°； ?=?n，?G(j?)=－90°； ?=?， ?G(j?)=－180°； 对数相频特性曲线对称于点(?n，－90°) (6)振荡环节 误差： 低频段 高频段 (7)二阶微分环节 与二阶振荡系统Bode图对称于频率轴。 (8)延时环节 G(s)=e??s G(j?)=e?j?? ?G(j?)?＝ 1 ?G(j?)=－?? 20lg?G(j?)?＝ 0dB 因对数分度，直线→曲线 各典型环节的对数幅频特性(渐近线)和相频特性 G(s) →标准形→G(j?) 求典型环节的转角频率（惯性、一阶微分、振荡和二阶微分环节 ） 作出各环节的对数幅频特性的渐近线 误差修正（必要时） 将各环节的对数幅频特性叠加(不包括系统总的增益K) 将叠加后的曲线垂直移动20lgK，得到系统的对数幅频特性 作各环节的对数相频特性，然后叠加而得到系统总的对数相频特性 有延时环节时，对数幅频特性不变，对数相频特性则应加上－?? (1) 环节曲线叠加法 例