第五章频率特性分析法.ppt
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CASE.SCUT§5频率特性分析法§5-1-1频率特性定义 时域分析法:直观、准确,对一阶二阶系统:微分方程(传递函数) →时域性能;但高阶系统:难于建模和求解。 频率特性分析法:系统的结构参数、频率特性(频域性能) 、系统的稳定性、时域性能之间有一定对应关系;频率特性还可用实验方法求取。 频率特性定义:线性定常系统(元件)的频率特性是零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比: CASE.SCUT§5-1-1频率特性定义..\exp501171.mdl CASE.SCUT*§5-1-1频率特性定 义..\exp501171.mdl CASE.SCUT§5-1-2 频率特性和传递函数关系 . CASE.SCUT§5-1-2 频率特性和传递函数关系 CASE.SCUT§5-2频率特性的几种图示方法 §5-2-1 Nyquist曲线 一.幅相频率特性曲线(Nyquist曲线、极坐标图): 设 则某特定频率下的频率特性,总可用复平面的向量 表示:长度 和相对于极坐标轴(复平面直角坐标的实轴)转角 (规定逆时针方向为正向) 当ω:0→∞变化时, 向量的端点将在复平面上扫过一条轨迹,称为奈魁斯特曲线。习惯上,将ω作为参变量标在曲线相应点旁,并用箭头表示 ω增大时轨迹的走向。 CASE.SCUT§5-2频率特性的几种图示方法 §5-2-1 Nyquist曲线H:\exp506177.m 由表5-1给出图5-1RC电路的幅、相频特性数据,可画出幅相频率特性曲线。 由于P(ω)、Q(ω)分别是ω的偶函数和奇函数,故当ω从0变至-∞时,相应的Nyquist曲线必然与ω取正值时的Nyquist曲线关于实轴上下对称。 CASE.SCUT§5-2频率特性的几种图示方法 §5-2-2Bode曲线H:\exp508178.m 二.对数频率特性曲线(Bode图):包括对数幅频特性曲线L(ω)和对数相频特性曲线 ,在半对数坐标纸上绘制:横坐标采用对数刻度,按ω实际值标写,单位为rad/s,ω变化10倍称一个十倍频程(记dec);纵坐标均匀刻度。 对数幅频特性的纵坐标为对数幅值,单位是分貝(dB) 对数相频特性的纵坐标为相角 ,单位是度(°) CASE.SCUT§5-3 典型环节的频率特性§5-3-1比例环节 exp5081783.m 1.比例环节 CASE.SCUT§5-3-2惯性环节H:\exp506177.m,exp508178.m 惯性环节幅相频率特性为以(1/2,j0)为圆心,1/2为半径,从(1,j0)出发,趋于原点的Ⅳ象限的半圆 CASE.SCUT§5-3-2惯性环节G(s)=K/(Ts+1)幅相频率特性为以(K/2,j0)为圆心,K/2为半径,从(K,j0)出发,趋于原点的Ⅳ象限的半圆 exp506177.m CASE.SCUT§5-3-2惯性环节频率特性exp508178.m 渐近线低频段为0dB的水平线, 高频段为-20dB/dec斜率的斜线, 两条渐近线相交于(1/T,0dB) ω=1/T称为转折频率 CASE.SCUT§5-3-2惯性环节频率特性exp508178 CASE.SCUT§5-3-2惯性环节频率特性 exp508178.m 3.积分环节:幅相频率特性与负虚轴重合,从虚轴-j∞处出发,趋向坐标原点。 L(ω)为通过(ω=1,L=0dB)点,斜率-20dB/dec的斜线。 CASE.SCUT§5-3 典型环节的频率特性§5-3-4微分环节HC:\exp521189.m 4.(1)纯微分环节;幅相频率特性与正虚轴重合(从原点出发,沿正虚轴趋向+j∞处)。 L(ω)为通过(ω=1,L=0dB)点斜率为+20dB/dec的斜线。 CASE.SCUT5-3-3积分环节§5-3-4微分环节的频率特性 exp5211891.m CASE.SCUT§5-3-4微分环节的频率
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