系统频率响应及其仿真校正.pptx

第七章系统频率响应及其仿真本章主要内容如下：7.1频率特性的一般概念7.2频率响应的MATLAB函数7.3系统频域校正(第八章内容)7.4系统分析图形用户界面

第七章系统频率响应及其仿真频率响应分析方法的基本思想是把控制系统中的各个变量看成是由许多不同频率的正弦信号叠加而成的信号；各个变量的运动就是系统对各个不同频率的信号的响应的总和。这种源于通讯科学的分析方法，于20世纪30年代引进到控制工程后，立即得到广泛应用。这主要是由于频率响应法具有鲜明的物理意义，能够大大简化复杂机构的动力学分析和设计，更能够启发人们区分影响系统的主要因素和次要因素；其次还可以通过实验方法比较准确地求出系统的数学模型并可减少手工计算量。古典控制理论实际上就是以频率响应法分析可用常系数线性微分方程描述的SISO系统。由于许多工业过程都可以近似抽象成线性定常系统，因此频率响应法在控制工程中仍然是一种重要的方法。

xo(t)=Xo(?)sin[?t+?(?)]第七章系统频率响应及其仿真

实频特性：U（?）虚频特性：V（?）幅频特性：相频特性：第七章系统频率响应及其仿真

频率特性G(j?)是频率?的复变函数，可以在复平面上用一个矢量来表示。该矢量的幅值为，相角为。当?从0??变化时，G(j?)的矢端轨迹被称之为频率特性的极坐标图或Nyquist图。第七章系统频率响应及其仿真

第七章系统频率响应及其仿真7.1频率特性的一般概念7.1.2Nyquist图与Bode图Bode图把频率特性函数G(j?)的角频率?和幅频特性都取对数，则称之为对数幅频特性和对数相频特性，其中：对数幅频特性：（单位为分贝db）对数相频特性：（单位为度）其频率轴采用对数分度lg?。则以lg?为横坐标，L(G(j?))和?(G(j?))为纵坐标绘制的曲线分别称之为对数幅频特性图和对数相频特性图，统称为系统的Bode图。Nyquist稳定判据引申到对数频率特性中即成为对数判据，因而也可以用Bode图分析系统的稳定性。

第七章系统频率响应及其仿真7.1频率特性的一般概念7.1.2Nyquist图与Bode图稳定裕度利用系统开环频率特性的稳定裕度，可以分析闭环系统的稳定性。稳定裕度又分为幅值裕度和相位裕度。在Bode图上表示为：幅值裕度(db)：相位裕度：【说明】?g为相位穿越频率,即开环相频特性曲线穿越–1800线时的频率.?c为幅值穿越频率,即开环幅频特性曲线穿越0分贝线时的频率.在工程上通常要求kg6db,?=30o~60o

第七章系统频率响应及其仿真

【例2】频率响应演示：绘制系统频率响应曲线。num=[1111];den=[11540];w=0.05:0.01:0.5*pi;%产生频率向量freqs(num,den,w)%指定频率向量freqs(num,den)%不指定频率向量指定频率向量不指定频率向量

【说明】7.2频率特性的MATLAB函数7.2.2频率特性图示法Nyquist图nyquist(sys)基本调用格式绘制sys的Nyquist图nyquist(sys,w)指定频率范围w，绘制sys的Nyquist图nyquist(sys1,sys2,…,sysn)在同一坐标系内绘制多个模型的Nyquist图nyquist(sys1,sys2,…,sysn,w)在同一坐标系内绘制多个模型对指定频率范围的Nyquist图【说明】MATLAB中频率范围w除可直接用冒号生成法生成外，还可由两个函数给定：logspace(w1,w2,N)产生频率在w1和w2之间N个对数分布频率点；linspace(w1,w2,N)产生频率在w1和w2之间N个线性分布频率点；N可以省略。调用nyquist()指令若指定w，则w仍然必须是正实数组,MATLAB将自动绘制与-w对应的Nyquist轨迹。所绘Nyquist图的横坐标为系统频率响应的实部,纵坐标为虚部.

【例3】系统开环传递函数为，绘制当K=5、30时系统的开环频率特性Nyquist图，并判断系统的稳定性。w=linspace(0.5,5,1000)*pi;sys1=zpk([],