幅频特性曲线.ppt

中频段：开环对数幅频特性曲线在 附近的区域。 特征量：幅值穿越频率、穿越斜率、中频段宽度h： 分析: 1.穿越斜率在中频段宽度内保持- 且 ，可以保证系统的相位裕量 闭环系统稳定，且动态性能好。 20dB/dec 2.穿越斜率在中频段宽度内保持-40dB/dec 时，系统不稳定或者有较大振荡，平稳性极差。 3.如果h不能保证足够的宽度，则动态性能会比较差。 高频段：开环对数幅频特性曲线在中频段以后的区域 在系统抗干扰方面很重要： 直接反映了系统对输入端高频信号的抑制能力。 高频段分贝值越低，系统抗干扰能力越强。 总结： 低频段的开环增益可以决定系统的稳态精度； 中频段的特性可以决定系统的平稳性和快速性； 高频段决定了系统的抗干扰能力。 2. 分解成典型环节： a.比例环节： 转折频率： 无 b.一阶微分环节： 转折频率：10 c.积分环节： 关键频率： 1 d.一阶惯性环节： 转折频率：2 e.二阶振荡环节： 转折频率： Bode图横坐标的频率范围取0.1～158 ～ 103 3. 绘制各环节的幅频特性曲线： -40 15.8 -20 2 -20 1 +20 10 0 无 斜率dB/decade 转折 频率 环节类型 4. 各环节幅频特性曲线的叠加： 5. 绘制各环节的相频特性曲线： 6. 各环节的相频特性曲线叠加： 第7小节 对数频率特性中的频域指标 第六章 控制系统的频率特性 一、Bode图中的稳态裕量 回顾稳态裕量的定义： 1.幅值裕量： 相位穿越-180°时幅值达到(-1, j0)点的放大倍数 2.相位裕量： 幅值穿越单位圆时，相位与-180°的距离 ② ① ③ 幅值裕量： ② ① ③ 相位裕量： 二、闭环频率特性及其频域指标 闭环系统的频率特性为： 闭环幅频特性 闭环相频特性 闭环系统的幅频特性曲线： (注意：没有采用对数坐标) 低通滤波特性： 从M(0)=1开始，其低频部分变化缓慢，曲线较为平缓，随着 的不断增加，特性出现谐振峰值 ，继而以较大的陡度衰减至零。 例：已知单位反馈系统的开环传递函数 闭环传递函数为： 绘制闭环传递函数的幅频特性曲线： 频域特性指标： 1.谐振峰值 ：闭环系统幅频特性的最大值，反映了系统的相对稳定性。通常， 越大，系统阶跃响应的超调量也越大，系统相对稳定性就比较差。理想的谐振峰值 在1.1～1.4之间。 2.谐振频率 ：闭环系统幅频特性出现谐振峰值时所对应的频率，它在一定程度上反映了系统瞬态响应的速度。 值越大，瞬态响应越快。 3.带宽频率 ：当闭环系统幅频特性的幅值由其初始值 减小到 时，所对应的频率。0 ～ 的频率范围称为系统的带宽。它反映了系统对噪声的滤波特性，同时也反映了系统的响应速度。带宽越大，瞬态响应速度越快，但对高频噪声的过滤能力越差。 c.常将 作为主要设计指标，并将幅值穿越频率安排在中频段，以获得快速响应 典型二阶系统的开环频率特性与动态性能的关系 b.当 确定时， 与 成反比： ， 系统响应越快 三、频域性能指标与时域性能指标的关系 a. 典型二阶系统的闭环频率特性与动态性能的关系 ， 越小，系统的阻尼性能越好，当 后，二阶系统不产生谐振 a. b.当 确定时， 与 成反比： ，系统响应越快 四、对数幅频特性图中反映的动态性能 低频段： 在第一个转折频率之前的区段 一般只包含开环传递函数的比例环节和积分 环节，而其他环节在此区段的对数幅值为0。 从低频段的斜率可以反映积分环节的个数v。 从幅值穿越频率 可以反映系统的开环增益。 若第一转折频率之后穿越0dB线，则以低频段 曲线的延长线与0dB的交点判断开环增益 2. 将 代入 计算此时的幅值： 3. 计算幅值裕量： 第6小节 对数频率特性图(1) 第六章 控制系统的频率特性 一、对数的奇妙特点 将乘除运算化为加减运算 将成百上千的坐标距离压缩到几个单元 多个单元的表示： 一个十倍频程内的频率位置分布是不均匀的 Decade: 十倍频程 二、对数频