控制工程基础ppt课件第四章频率特性.ppt

机械角位移正弦函数发生装置电液正弦位移激振装置电液正弦位移激振装置工作原理增益-相位计传递函数分析仪4.5单位脉冲响应求系统频率特性单位脉冲函数的傅氏变换象函数等于1，即

说明隐含着幅值相等的各种频率。如果对某系统输入一个单位脉冲，则相当于用等单位强度的所有频率去激发系统。系统单位脉冲响应的傅氏变换即为系统的频率特性。当时，系统传函等于其输出象函数为了识别系统的传递函数，我们可以产生一个近似的单位脉冲信号作为系统的输入，记录系统响应的曲线,则系统的频率特性为对于渐近稳定的系统，系统的单位脉冲响应随时间增长逐渐趋于零。因此，可以对响应采样足够多的点，借助计算机，用多点求和的方法即可近似求出系统频率特性，即频率特性函数的求取方法：根据系统的传递函数求取根据系统的微分方程求取实验方法：输入不同频率的正弦信号输入脉冲信号4.5节小结，美国Taylor仪器公司工程师，二战期间参与MIT雷达及火炮控制研究。对数幅相特性图（Nichols图）对数幅相特性图(Nichols图)是描述系统频率特性的第三种图示方法。01对数幅相图纵坐标表示频率特性的对数幅值，以分贝为单位；横坐标表示频率特性的相位角。02对数幅相特性图以频率作为参变量，用一条曲线完整地表示了系统的频率特性。03典型环节的对数幅相图积分环节一阶惯性环节延迟环节相位超前环节-20dB/dec.1-101L(?)/dBφ(?)10-110010-40-2002040-180-9002.积分环节-40dB/dec.-101L(?)/dBφ(?)10-1100101-40-2002040-180-900二重积分环节一阶惯性环节01在低频段，02在高频段，03用低频段和高频段的两条直线组成的折线近似表示。04横坐标单位为1/T10-1100101-20-1001010-1100101-180-900903dB精确曲线渐近线渐近线转角频率L(?)/dBφ(?)21一阶微分环节在低频段，在高频段，5.二阶振荡环节在低频段，在高频段，6.延迟环节21则对一般系统4.3.2一般系统伯德图作图方法12可见，系统幅频特性的伯德图可由各典型环节的幅频特性伯德图叠加得到。同理，系统相频特性的伯德图亦可用各典型环节的相频特性伯德图叠加得到。12例：即该系统可认为由下列五个典型环节组成：例-20dB/dec.-60dB/dec.-60dB/dec.-80dB/dec.20lg7.5L(?)/dBφ(?)由此，可以看出伯德图可由如下步骤形成：将系统频率特性化为典型环节频率特性的乘积;根据组成系统的各典型环节确定转角频率及相应斜率，并画近似幅频折线和相频曲线;必要时对近似曲线作适当修正。真正画伯德图时，并不需要先画出各环节伯德图，可根据静态放大倍数和各环节时间常数直接画出整个系统伯德图。对于相同阶次的基本环节，当频率从0变到时，最小相位的基本环节造成的相移是最小的。系统开环传递函数在S右半平面上既无极点、又无零点的系统，称为最小相位系统；否则，为非最小相位系统。最小相位系统的相频特性和幅频特性是一一对应的，知道了系统幅频特性，其相频特性就唯一确定。4.3.3最小相位系统最小相位系统幅频、相频特性对应关系例设有下列两个系统，其中系统1为最小相位系统，系统2为非最小相位系统。两个系统的幅频特性一样，均为而其相频特性分别为幅频特性相频特性Bode图作图的一般步骤01最小相位系统和非最小相位系统的定义及其特点02典型环节的Bode图对数坐标图（Bode图）的概念034.3节小结4.4由伯德图求系统传递函数许多系统的物理模型很难抽象得很准确，其传递函数很难用纯数学分析的方法求出。对于这类系统，可以通过实验测出系统的频率特性曲线，进而求出系统的传递函数。时间常数静态放大倍数频率特性曲线传递函数由伯德图的作图过程可知，幅频曲线的转折点对应的频率是时间常数的倒数。下面讨论如何确定静态放大倍数。低频段高度在低频时，很小