自动控制原理课件 5.6 闭环系统的频域性能指标.pptxVIP

自动控制原理5.6闭环系统的频域性能指标主讲人：

2内容回顾(1)系统的基本要求(2)系统的性能指标稳、准、快时域：动态性能指标(σ%、ts)稳态性能指标(ess)频域：开环频域性能指标：γ、h

(1)控制系统的带宽频率反馈系统的闭环传递函数：则闭环系统的频率特性：当闭环幅频特性下降到频率为零时幅频的分贝值以下3dB时，对应的频率称为带宽频率ωb。31.系统频域性能指标

系统带宽：0ωωb总结：当ωωb时，幅值衰减很快，对于高频信号有明显的抑制作用。因此ωb过大不利于抑制噪声。思考：带宽频率ωb过小可以吗？41.系统频域性能指标带宽

一阶系统带宽频率与系统参数的关系∴调节时间：即带宽频率ωb越大，系统响应速度越快51.系统频域性能指标

二阶系统带宽频率与系统参数的关系调节时间：即带宽频率ωb越大，系统响应速度越快∴61.系统频域性能指标

一阶、二阶系统带宽频率与系统响应速度有关系：带宽频率ωb越大，系统响应速度越快推广至任意阶次的控制系统，这一关系仍然成立。总结：当ωb过小时，系统的响应速度太慢，且复现输入信号的能力较弱。因此ωb不应过小。故控制系统需要合理选择ωb，使控制输入信号具有良好的跟踪能力和对扰动信号具有较强的抑制能力。71.系统频域性能指标

(2)谐振峰值和谐振频率谐振频率：谐振峰值：谐振峰值Mr越大，ζ越小，表征系统过渡过程的平稳性越差。频域：ζ越大，谐振峰值Mr越小时域：ζ越大，超调量σ%越小81.系统频域性能指标

(1)闭环与开环频域指标的关系闭环：Mr——相对稳定性开环：γ,h——相对稳定性ωb——响应速度ωc——响应速度ωc与ωb的关系若两个系统稳定程度相仿，则ωc越大，ωb也越大。可见ωc也与响应速度成正比。92.频域与时域性能指标的关系

γ与Mr的关系Mr出现在?c附近，即?r≈?c如图，102.频域与时域性能指标的关系

(2)闭环频域与时域指标的关系标准二阶系统，闭环频域指标与时域暂态性能指标的对应关系为：相对稳定性：快速性：112.频域与时域性能指标的关系

(3)开环频域与时域指标的关系标准二阶系统，开环频域指标与时域暂态性能指标的对应关系为：相对稳定性：快速性：122.频域与时域性能指标的关系

开环频率特性一般分为三个频段：低频段、中频段和高频段。(1)低频段(起始段)(??min)?min为第一个交接频率要求：低频段具有一定的高度(K)和斜率(v)。低频段反映系统的稳态误差，可以表征系统的稳态性能。143.三频段基本理论

(2)中频段(?min?10?c)要求：ωc附近的斜率应为-20dB/dec，且具有一定的带宽，使系统具有相当的稳定裕度。中频段反映系统的相对稳定性和快速性，表征系统的动态性能。153.三频段基本理论若中频段斜率小于-40dB/dec，闭环系统难以稳定。

例1.开环传递函数为，其对数频率渐近特性曲线如下，判断稳定裕度。163.三频段基本理论解：则H越大，γ越大即中频带越宽稳定裕度越大。若

例2.开环传递函数为，其对数频率渐近特性曲线如下，判断稳定裕度。173.三频段基本理论解：截止频率越大，相角裕度越小。

例3.开环传递函数为，其对数频率渐近特性曲线如下，判断稳定裕度。183.三频段基本理论解：∵ωc＞ω1，∴γ＜0，系统闭环不稳定。

(3)高频段高频段表征系统的抗干扰能力。要求：对数幅频特性迅速衰减，分贝值越低，抗干扰能力越强。(?10?c)193.三频段基本理论

系统的输入信号如图所示，?b应如何选择？扰动信号∴?m??1要求系统既能尽快完全复现输入信号，又具有较好的抑制扰动能力20思考讨论

21本节小结(1)理解频域和时域性能指标之间的关系(2)掌握开环对数频率特性与系统性能之间的关系(3)理解三频段基本理论