控制系统的频率特性(第九讲).ppt

①纯微分环节：10-7-20控制系统的频率特性*微分环节的极坐标图为正虚轴。频率w从0→∞特性曲线由原点趋向虚轴的+∞。U纯微分环节的奈氏图jV②一阶微分：10-7-20控制系统的频率特性*一阶微分环节的极坐标图为平行于虚轴直线。频率w从0→∞特性曲线相当于纯微分环节的特性曲线向右平移一个单位。U一阶微分环节的奈氏图jV③二阶微分环节：10-7-20控制系统的频率特性*logo二阶微分环节的频率特性幅频和相频特性为：6延迟环节10-7-20控制系统的频率特性*1极坐标图是一个圆心在原点，半径为1的圆。延迟环节的奈氏图传递函数：频率特性：幅频特性：相频特性：小结10-7-20控制系统的频率特性*延迟环节的极坐标图1比例环节的极坐标图2积分环节的极坐标图3惯性环节的极坐标图—极坐标图为圆。4振荡环节的极坐标图5微分环节的极坐标图—有三种形式：纯微分、一阶微分和二阶微分。6控制系统的频率特性控制系统的频率特性方块图和信号流图21*方块图和信号流图21*方块图和信号流图21*10-7-20控制系统的频率特性*第九讲

第四章控制系统的频率特性第四章控制系统的频率特性

Frequency-responseofControlSystem本章主要内容：频率特性及其表示法典型环节的频率特性稳定裕度和判据频率特性指标应用频率特性研究线性系统的方法称为频域分析法。频率特性反映正弦信号作用下系统响应的性能。频域分析法特点：10-7-20控制系统的频率特性*控制系统频域分析法—工程上广为采用的分析和综合系统的间接方法之一。控制系统时域分析法—分析系统的直接方法，比较直观。但分析高阶系统比较繁琐，必须借助计算机分析。控制系统及其元部件的频率特性可以运用分析和实验方法获得，并可用多种形式的曲线表示。因而系统分析和控制器设计可以用图解法进行。频率特性物理意义明确。对于一阶和二阶系统，频域性能指标和时域性能指标有确定的关系；而对于高阶系统，可建立近似的对应关系。010302控制系统频域设计可以兼顾动态响应和噪声抑制两方面的要求。频域设计法不仅适用于线性定常系统，还可以推广应用到某些非线性控制系统。从系统的开环频率特性去分析闭环控制系统的各种性能，而开环频率特性是容易通过绘制或通过实验获得的。而且，频率特性与时域响应之间也存在着一定的关系，即可以通过系统的频率特性分析系统的稳定性、瞬态性能和稳态性能。01024.1.1频率特性概述10-7-20控制系统的频率特性*4.1频率特性的概念及其表示法频率特性又称频率响应，它是系统对不同频率正弦输入信号的响应特性。对于一般线性系统，当输入正弦信号时，其输出稳定后同样也是与输入同频率的正弦信号，但输出响应的振幅和相位一般均不同于输入量，且随着输入信号频率的变化而变化。下面以R-C电路为例，说明频率特性的物理意义。图4-5所示电路的传递函数为：由复阻抗的概念求得：设输入电压式中幅频特性输出与输入的幅值之比输出与输入的相位之差相频特性一般系统频率特性求取方法：已知系统微分方程，可将输入变量代以正弦函数，求取输出变量的稳态解，输出变量的稳态解与输入正弦变量的复数比即为系统的频率特性函数。已知系统传递函数，可将传递函数中的S代以，即得到为系统的频率特性函数。实验求取。4.1.2频率特性的一些概念10-7-20控制系统的频率特性*设系统的传递函数为01已知输入02其拉氏变换03R为常量，则系统输出为:04(4-1)05G(s)06的极点07(4-2)08对于稳定系统09(4-3)01趋向于零02待定系数03是一个复数向量，因而可表示为04(4-7)05(4-5)06(4-6)07(4-4)08(4-8)输出与输入的相位差幅频特性相频特性线性系统的稳态输出是和输入具有相同频率的正弦信号，其输出与输入的幅值比为21----实频特性----虚频特性频率特性与传递函数具有十分相似的形式比较12可用幅值和相角的向量表示。变化时，向量的幅值和相位也随之作相应的变化，其端点在复平面上移动的轨迹称为极坐标图。当输入信号的频率奈奎斯特(N.Nyquist)在1932年基于极坐标图阐述了反馈系统稳定性判据。在极坐标图上，正/负相角是从正实轴开始，以逆时针/顺时针旋转来定义的。极坐标图(Polar