第四章频率特性E_784908012.pdf

控控制制制制工程工程基基基基础础 ((第四章）第四章） 董景新董景新 22009009009009年春季学期年春季学期年春季学期年春季学期 时域瞬态响应法时域瞬态响应法：：分析控制系统的分析控制系统的 直接方法。 g t x t x t (( )) o (( )) ii (( )) 优点优点：：直观直观。。 缺点：分析高阶系统非常繁琐。 第四章Frequency Response AnalysisAnalysis 4.1 Frequency Characteristics of Electromechanical Systems 4.2 Polar Plots 44.33 LLogarithithmiic PlPlotts 4.4 Determining the Transfer Function of a System using the Frequency Characteristic Curves 4.5 Determining the Frequency Characteristic of a System using Unit Impulse Response 4.64.6 ClosedClosed-LoopLoop FrequencyFrequency ResponsesResponses of Control Systems 44.77 DynamicDynamic StiffnessesStiffnesses ofof MechanicalMechanical Systems 频率响应频率响应是时间响应的特例是时间响应的特例，，是是 控制系统对正弦输入信号的稳态响应。 频率特性频率特性是系统是系统对不同频率正弦对不同频率正弦 输入信号的响应特性。 频率特性分析法(频域法) 是利用 系统的频率特性来分析系统性能的方系统的频率特性来分析系统性能的方 法，研究的问题仍然是系统的稳定性、 快速性和准确性快速性和准确性等等，，是工程上广为采是工程上广为采 用的控制系统分析和综合的方法。 频率特性分析法频率特性分析法是一种图解的分析方是一种图解的分析方 法。 不必直接求解系统输出的时域表达式不必直接求解系统输出的时域表达式，， 可以间接地运用系统的开环频率特性去 分析闭环系统的响应性能分析闭环系统的响应性能，，不需要求解不需要求解 系统的闭环特征根。 系统的频域指标和时域指标之间存在 着对应关系着对应关系。。频率特性分析中大量使用频率特性分析中大量使用 简洁的曲线、图表及经验公式，使得控 制系统的分析十分方便制系统的分析十分方便、、直观直观。。 4.1 频率特性概述 物理意义物理意义 频域法是工程上广为采用的系统分析和综合 的间接方法的间接方法。。除了除了电路电路与频率特性有着密切关与频率特性有着密切关 系外系外，，在机械工程中在机械工程中机械振动机械振动与频率特性也有与频率特性也有 着密切的关系。 数学依数学依据 傅立叶变换 频率特性的物理背景 Steady-state response of a circuit network to sinusoidal input RC电路网络正弦输入的 稳态响应稳态响应 R 已知u (t) sin(ωt) i CC (())