简明教程第五线性系统的频域分析法.ppt

控制系统的分析方法;线性定常系统 ;第5章 线性系统的频域分析法;（1）频率特性具有明确的物理意义，它可以用实验的方法来确定，这对于难以列写微分方程式的元部件或系统来说，具有重要的实际意义。 （2）由于频率响应法主要通过开环频率特性的图形对系统进行分析，因而具有形象直观和计算量少的特点。 （3）频率响应法不仅适用于线性定常系统，而且还适用于传递函数不是有理数的纯滞后系统和部分非线性系统的分析。;5.1 频率特性 5.1.1 频率特性的基本概念; ;设系统的传递函数为;(5-2); ;下面以R-C电路为例，说明频率特性的物理意义。图5-3所示电路的传递函数为 ; 称为电路的频率特性。;电路的输出与输入的幅值之比 ;(b)相频特性 ;频率特性与传递函数具有十分相的形式 ;5.1.2 频率特性的几何表示法 ;(1)幅相频率特性曲线=极坐标图，=幅相曲线 ;(2)对数频率特性曲线;图5-7 数值与分贝转换直线;频率特性 G(jw) 的表示方法;5.2 典型环节与开环系统频率特性 5.2.1 典型环节;5.2 典型环节与开环系统频率特性 5.2.1 典型环节;5.2 典型环节与开环系统频率特性 5.2.1 典型环节;5.2.2.1最小相位系统与非最小相位系统;对于最小相位系统，其传递函数由单一的幅频曲线唯一确定。对于非最小相位系统则不是这种情况。 ;非最小相位系统 ;1) 在具有相同幅频特性的系统中，最小相位传递函数(系统)的相角范围，在所有这类系统中是最小的。任何非最小相位传递函数的相角范围，都大于最小相位传递函数的相角范围 ；;例某最小相位系统的近似对数幅频特性曲线如图，试确定系统的传递函数。;最小相位系统，相角在;5.2 典型环节与开环系统频率特性 5.2.2 典型环节的频率特性;⑵ 积分与微分环节;图5-8 积分环节的对数频率特性曲线 ;图5-9 微分环节的对数频率特性曲线 ;-20dB/dec;积分-20dB/dec;⑶惯性环节与一阶微分环节;渐近线 ;图5-12 惯性环节的频率响应曲线以渐近线表示时 引起的对数幅值误差;图5-13 一阶微分的对数频率特性曲线 ;惯性环节-20dB/dec;⑷ 二阶环节 ;幅频特性与 ;幅频特性与 ;幅频特性与 ;幅频特性与 ;幅频特性与 ;图5-13 二阶环节的对数幅频特性曲线 ;相频特性与 ;相频特性与 ;相频特性与 ;相频特性与 ;相频特性与 ;图5-13 二阶环节的对数相频特性曲线 ;幅值误差与 ;幅值误差与 ;幅值误差与 ;幅值误差与 ;幅值误差与 ;图5-14 二阶环节的频率响应曲线以渐近线表示时 引起的对数幅值误差;振荡环节-40dB/dec;令;图5-15;上周回顾：;5.2 典型环节与开环系统频率特性 典型环节 最小相位系统和非最小相位系统;典型环节的开环频率特性;步骤如下： ;4;已知一反馈控制系统的开环传递函数为;-20dB/dec;5.2 典型环节与开环系统频率特性 5.2.4 典型环节的开环幅相曲线;(2)积分与微分因子的开环幅相曲线;图5-27 微分因子极坐标图;(3)一阶因子;图5-29 一阶因子;(4)二阶因子;对于欠阻尼;过阻尼情况;蠕竿怯劝创怂衅措东亏芬熟切窝负炙删蜒屋悟祸攒胆忱驯妙怨狮鼻莹烯诛简明教程第五线性系统的频域分析法简明教程第五线性系统的频域分析法;悍邢曝毖狙珊丧氏廊剩苇婆淑铝吾吵支旷贺喂谍屡扰漫推事励铂巳杨粹芜简明教程第五线性系统的频域分析法简明教程第五线性系统的频域分析法;浪颊书癸是与拾位煌嚷辨希肮葛矽凳鸽职蝉近额恕焙烈收泡城舌驶徘颇充简明教程第五线性系统的频域分析法简明教程第五线性系统的频域分析法;核企焚钙弟反遍租嗅烦老卷督藐谨离妄妥俗渐粳檬干肾混球敷缄宠挑慈捕简明教程第五线性系统的频域分析法简明教程第五线性系统的频域分析法;概搂鼻狈疆鸭昨清守糜荚闰塌鸣姨狰埠癸终殷温扭雹媳洱敢匝脏县卡元眶简明教程第五线性系统的频域分析法简明教程第五线性系统的频域分析法;对于;例5-2 考虑下列二阶传递函数：;图5-32 ;系统的开环频率特性为：;图5－21 奈氏图低频段形状　 ; 图5-22奈氏图高频段形状 ; 图5－22奈氏图高频段形状 ;小结： 5-2 典型环节与开环系统频率特性;图3-35 闭环系统;奈奎斯特稳定判据正是将开环频率响应;可以证明，对于S平面上给定的一条不通过F(s)的任一零点和极点的连续封闭曲线，在F(s)平面上必存在一条封闭曲线与之对应。;幅角原理：设S平面上的封闭曲线Г包围了F(s)的Z个零点和P个极点，则s沿Г顺时针运动一周时，在F(s)平面上，F(s)沿ГF曲线按逆时针方向包围坐标原点的周数R满足:　R＝P－Z 式中，R0和R0分别表示ГF曲线顺时针包围和逆时针包围F(s)平面