控制工程4系统频率特性分析.pptVIP

课件 4.1 频率特性概述 一、频率响应与频率特性 1.频率响应 * 课件 第四章 系统的频率特性分析 课件 系统的频率特性分析又称为系统的频域分析法。它是一种图解分析法，是经典控制理论的核心，是广泛应用的一种方法。 通过频域分析法，能够根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能，而不必直接求解系统的微分方程，并能方便地分析系统中的参数对系统瞬态响应的影响，从而进一步指出改善系统性能的途径。 4 系统的频域特性分析 课件 线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应。是时间响应的特例。 如果线性定常系统输入信号为 xi(t)=Xisinωt 根据微分方程解的理论，其稳态响应应该为一个与输入信号同频率的正弦信号，只是幅值和相位角发生了变化。令其稳态响应为 xo(t)=Xo(ω)sin［ ωt +φ(ω)］ xo(t)即为系统的频率响应。 4 系统的频域特性分析 课件 2. 频率特性 线性定常系统在谐波输入作用下，其稳态输出幅值与输入幅值之比是频率ω的函数，称其为系统的幅频特性，记为A(ω)。 A(ω)=Xo(ω)／Xi 线性定常系统在谐波输入作用下，其稳态输出相位角与输入相位角之差是频率ω的函数，称其为系统的相频特性，记为φ(ω)。 φ(ω)=φ(ω)－0 幅频特性A(ω)和相频特性φ(ω)总称为系统的频率特性，记作G(jω)= A(ω)∠ φ(ω)= A(ω) 频率特性G(jω)是ω的复变函数，其幅值（或模）为|G(jω) |= A(ω)，其相位角为∠ G(jω)= φ(ω) 4 系统的频域特性分析 课件 4.3 最小相位系统与非最小相位系统 从传递函数角度看，如果一个环节的传递函数的极点和零点的实部全部小于或等于零，则称这个环节是最小相位环节；如果传递函数中具有正实部的零点或极点或有延迟环节，这个环节就是非最小相位环节。 对于闭环系统，如果它的开环传递函数极点或零点的实部小于或等于零，则称它是最小相位系统；如果开环传递函数中有正实部的零点或极点或有延迟环节，则称该闭环系统是非最小相位系统。 在具有相同幅频特性的系统中，最小相位系统的相角范围最小。 课件 4.4 频率特性的特征量 零频幅值A(0) 系统的稳态性能主要取决于闭环幅频特性在低频段（0≤ω ≤ωM）的形状。(其越平坦, A(0)→1,稳态精度越高) 复现频率ωM与复现带宽0～ωM △一定时,复现频率越高,系统适应性越广。 3.谐振频率ωr与相对谐振峰值Mr( )