自动控制原理第5章.ppt

第五章 频率响应 第五章 频率响应 频率响应法是以传递函数为基础的又一图解法。能根据系统的开环频率特性曲线直观分析闭环系统的响应，而且能够判别某些环节或参数对系统性能的影响，提供改善系统性能的信息。 不同于前面的几种典型信号输入。 第一节 频率特性 二、由传递函数确定系统的频率响应 第二节 对数坐标图 二、开环系统的伯德图 工程上直接画伯德图 Step1:写出开环频率特性的表达式，把转折频率在频率轴上进行标注； Step2：绘制开环对数幅频特性曲线渐近线。低频段20vdB/dec，w＝1处L(w)=20lgK。以低频段作为分段直线的开始，每遇到一个转折频率就改变一次直线的斜率。最后一段为开环对数幅频特性的高频渐近线，斜率为－20（n－m）dB/dec； Step3：作出分段直线表示的渐近线，如果需要再进行修正，就可得到对数幅频特性； Step4：作相频特性曲线。根据开环相频特性表达式，在低频、中频、高频各选择若干个频率进行计算，然后连成曲线。 例子 三、最小相位系统( 开环零极点均在左半S平面)与非最小相位系统 第三节 极坐标图 第四节 乃奎斯特稳定判据 第五节 相对稳定性分析 一、增益裕量Kg 第六节 频域性能指标与时域性能指标间的关系 一、闭环频率特性及其特征量 第七节 用频域响应辨识系统的数学模型 第八节 MATLAB在频率响应法中的应用 一、用MATLAB绘制伯德图 二、用MATLAB绘制乃氏图 三、用MATLAB求相位裕量和增益裕量 二、相位裕量γ 自动控制理论 图5-59 图5-60 自动控制理论 自动控制理论 自动控制理论 自动控制理论 图5-61 自动控制理论 三、相对稳定性与对数幅频特性中频段斜率关系 自动控制理论 自动控制理论 自动控制理论 图5-62 自动控制理论 图5-63 自动控制理论 图5-64 自动控制理论 二、二阶系统时域响应与频域响应的关系 自动控制理论 图5-65 自动控制理论 自动控制理论 图5-66 自动控制理论 图5-62 自动控制理论 自动控制理论 例5-5 功能指令：bode(num,den) num=[0 1 10]； den=[0.5 1 0 ]； 若要具体给出bode图的频率ω范围，需用以下指令: logspace和bode(num,den,w) 自动控制理论 % MATLAB程序5-1 num=[0 1 10]; 自动控制理论 图5-33 title(‘Bode Diagram of G(S) =10(1+0.1S)/[S(1+0.5S)]’) ylabel(‘φ(0°)L(w)/dB’) xlabel(‘w/s-1-1’); bode(num,den,w); %绘制0.01S-1～1000S-1的bode图。 den=[0.5 1 10]; w=logspace(-2,3,100); %给出w值的范围。 若需要幅值和相位角的范围时，需用下面的功能指令： [mag,phase,w]=bode(num,den,w) %MATLAB程序5-2 num[0 0 6 30]; den[1 16 100 0]; w=logspace(-2,3,100) [mag,phase,w]=bode(num,den,w); subplot(2,11) semilgx(w,20*lg10(mag)); 自动控制理论 grid on xlabel(‘w/s-1-1’); ylabel(‘φ(0°)L(w)/dB’) title(‘Bode Diagram of G(S)=30(1+0.1S)/[S(S^2+16S+100)] subplot(2,11) semilgx(w,phase); grid on xlabel(‘w/s-1-1’); ylabel(‘φ(0°)L(w)/dB’) 自动控制理论 图5-34 自动控制理论 例5-6 %MATLAB程序5-3 num=[0 0 0 1]; den=[1 1.8 1.8 1]; nyquist(num,den) v=[-2 –2 –2 2];axis(v); gridon title(‘nyquist of G(S)=1/(S^3+1.8S^2+1.8S+1)’) 自动控制理论 图5-21 2、积分和微分因子 参考图5-21(b) 自动控制理论 参考图5-21(c) 一、典型因子的乃氏图 1、比例因子K 3、一阶因子 图5-22 自动控制理论 4、二