线性系统的频域分析方法教学课件开环频率曲线的绘制.ppt

5－3开环频率曲线的绘制 第五章 线性系统的频域分析法 5－1 引言 5－2 频率特性 5－3 开环频率特性曲线的绘制 5－4 频域稳定判据 5－5 稳定裕度 5－6 闭环系统的频域性能指标 5-2　开环频率特性曲线的绘制 一、典型环节及其频率特性 二、开环幅相曲线绘制 三、开环对数频率特性曲线绘制 四、延迟环节和延迟系统 五、传递函数的频率实验确定（见作业） 一、典型环节及其频率特性（1） 最小相位系统环节 1）比例环节 2）惯性环节 3）一阶微分环节 4）振荡环节 5）二阶微分环节 6）积分环节 7）微分环节 一、典型环节及其频率特性（2） 非最小相位系统环节 1）比例环节 2）惯性环节 3）一阶微分环节 4）振荡环节 5）二阶微分环节 一、典型环节及其频率特性（3） 一、典型环节及其频率特性（4） 一、典型环节及其频率特性（5） 二、开环幅相曲线的绘制（1） 绘制方法 （1）起点 和终点 ； （2）与实轴的交点 ; 穿越频率: （3）变化范围（象限和单调性）。 二、开环幅相曲线的绘制（2） 例1 某0型单位负反馈系统开环传递函数为 试概略绘制系统开环幅相曲线。 解： 起点： 终点： 二、开环幅相曲线的绘制（3） 例2 设系统开环传递函数为 试绘制系统概略开环幅相曲线。 解 二、开环幅相曲线的绘制（4） 例3 已知单位反馈系统开环传递函数为 试绘制系统概略开环幅相曲线。 解：起点： 终点： 二、开环幅相曲线的绘制（5） 例4 已知系统开环传递函数为 试概略绘制系统开环幅相曲线。 解：起点： 终点： 与实轴交点： 二、开环幅相曲线的绘制（5） 例5.设系统开环传递函数为 试绘制系统开环概略幅相曲线。 解: 起点： 终点： 二、开环幅相曲线的绘制（6） 绘制开环概略幅相曲线的规律： 1）起点 2）终点 三、开环对数频率特性曲线绘制（1） 三、开环对数频率特性曲线绘制（8） 三、开环对数频率特性曲线绘制（9） 例1 已知系统开环传递函数为 试绘制系统开环对数频率特性曲线。 解：开环传递函数的典型环节分解形式为 1）确定各交接频率及斜率变化值 非最小相位一阶微分环节： ，斜率增加 惯性环节： ，斜率减少 三、开环对数频率特性曲线绘制（10） 三、开环对数频率特性曲线绘制（11） 四、延迟环节和延迟系统 延时环节：输出量经恒延时后不失真地复现输入量变化的环节。 延迟环节的输入输出的时域表达式： 延时环节的传递函数： 其频率特性： 延迟环节的幅相曲线为单位圆 * 典型环节的幅相频率特性 ⑴ 比例环节 ⑵ 微分环节 ⑶ 积分环节 ⑷ 惯性环节 0 K ⑸ 一阶复合微分 不稳定惯性环节 ⑹ 振荡环节 起点： 终点： 与实轴交点： 3）若存在 重等幅振荡环节，则在 附近，相角突变 。 Bode图 ⑴ 幅值相乘 = 对数相加，便于叠加作图； 纵轴 横轴 坐标特点 特点 按 lgw 刻度，dec “十倍频程” 按 w 标定，等距等比 “分贝” ⑵ 可在大范围内表示频率特性； ⑶ 利用实验数据容易确定 L(w),进而确定G(s)。 三、开环对数频率特性曲线绘制（2） 三、开环对数频率特性曲线绘制（3） 典型环节的Bode图 ⑴ 比例环节 ⑵ 微分环节 ⑶ 积分环节 ⑷ 惯性环节 三、开环对数频率特性曲线绘制（4） ⑸ 一阶复合微分 三、开环对数频率特性曲线绘制（5） ⑹ 振荡环节 三、开环对数频率特性曲线绘制（6） ⑺ 二阶复合微分 绘制方法 1）开环传递函数典型环节分解； 2）确定一阶环节、二阶环节的交接频率，并标注； 3）绘制低频段渐近线： 方法一：任取一点。 方法二：（1，20ｌｇＫ） 　 方法三：（ ，0db） 4）作 频段渐近特性线。 三、开环对数频率特性曲线绘制（7） 振荡环节： ，斜率减少 最小交接频率 2）绘制低频段 渐近特性曲线。 3）绘制 频段渐近特性曲线 非最小相角系统 —— 在右半s平面存在开环零点或开环极点的系统 ★ 非最小相角系统未必不稳定 ★ 非最小相角系统未必一定要画0°根轨迹 非最小相角系统由L(w)不能惟一确定G(s) ★ 最小相角系统由L(w)可以惟一确定G(s) ★ 非最小相角系统相角变化的绝对值一般 比最小相角系统的大 例8 开环系统Bode图如图所示，求 G(s)。 解 依题有 求K: * * *