控制工程基础PPT课件第四章频域分析.pptVIP

第四章频域分析法开环对数幅频及相频特性为：第95页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法BodeDiagram-60-40-20020400.1-270-180-900901100?(?)/(deg)L(?)/(dB)?(rad/sec)L1L2L3L4L5L(?)?(?)?1?2?3?4?5-20dB/dec-40-20-60?2?4?5=10第96页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法Bode图特点最低频段的斜率取决于积分环节的数目v，斜率为－20vdB/dec。注意到最低频段的对数幅频特性可近似为：当?＝1rad/s时，L(?)=20lgK，即最低频段的对数幅频特性或其延长线在?＝1rad/s时的数值等于20lgK。第97页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法如果各环节的对数幅频特性用渐近线表示，则对数幅频特性为一系列折线，折线的转折点为各环节的转折频率。对数幅频特性的渐近线每经过一个转折点，其斜率相应发生变化，斜率变化量由当前转折频率对应的环节决定。对惯性环节，斜率下降20dB/dec；振荡环节，下降40dB/dec；一阶微分环节，上升20dB/dec；二阶微分环节，上升40dB/dec。第98页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法Bode图绘制步骤将开环传递函数表示为典型环节的串联：确定各环节的转折频率：并由小到大标示在对数频率轴上。第99页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法计算20lgK，在?＝1rad/s处找到纵坐标等于20lgK的点，过该点作斜率等于-20vdB/dec的直线，向左延长此线至所有环节的转折频率之左，得到最低频段的渐近线。向右延长最低频段渐近线，每遇到一个转折频率改变一次渐近线斜率。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。第100页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法例2已知系统的开环传递函数如下：试绘制系统的开环Bode图。解：开环增益K＝100，20lgK＝40第101页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法BodeDiagram-80-60-40-200204060-180-135-90-4504590?(rad/sec)?(?)/(deg)L(?)/(dB)0.22201000-200-20-40第102页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法传递函数的实验确定法基本思路对待测系统，在感兴趣的频率范围内施加正弦激励信号，测量足够多频率上系统输出与输入的幅值比和相位差，绘制Bode图。根据Bode图的渐近线确定转折频率及各典型环节，得到系统的传递函数。第103页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法由Bode图求系统的传递函数确定对数幅频特性的渐近线。用斜率为0dB/dec、?20dB/dec、?40dB/dec的直线逼近实验曲线。根据低频段渐近线的斜率，确定系统包含的积分（或微分）环节的个数。根据低频段渐近线或其延长线在?＝1rad/s的分贝值，确定系统增益。第104页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法注意到系统低频段渐近线可近似为：若系统含有积分环节，则该渐近线或其延长线与0dB线(频率轴)的交点为：即也可由该交点处的频率数值获得系统增益。若系统不含积分环节，低频渐近线为20lgKdB的水平线，K值可由该水平渐近线获得。第105页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法根据渐近线转折频率处斜率的变化，确定对应的环节。若?=?1时，斜率变化?20dB/dec，则对应环节为：若?=?2时，斜率变化?40dB/dec，则对应环节为：第106页，共153页，星期日，2025年，2月5日第四章频域分析法二阶环节的阻尼比?根据实验曲线在转折频率处的峰值与?的关系确定。获得系统的频率特性函数或传递函数。根据实验测得的相频特性曲线校验获得的传递函数。