频率特性及其表示法公开课一等奖课件省赛课获奖课件.pptxVIP

第5章频域分析法5.1频率特性及其表达法5.2典型环节的频率特性5.3系统开环频率特性的绘制5.4用频率特性分析控制系统的稳定性5.5系统瞬态特性和开环频率特性的关系5.6闭环系统频率特性5.7系统瞬态特性和闭环频率特性的关系1

第5章频域分析法频率特性是控制系统在频域中的一种数学模型，是研究自动控制系统的一种工程办法。系统频率特性能间接地揭示系统的动态特性和稳态特性，可简朴快速地判断某些环节或参数对系统性能的影响，指出系统改善方向。频率特性能够由实验拟定，这对于难以建立动态模型的系统来说，很有用处。2

5.1频率特性及其表达法1频率特性的基本概念2频率特性的表达3

5.1频率特性及其表达法1频率特性的基本概念频率特性又称频率响应，它是系统或元件对不同频率正弦输入信号的响应特性。图5.1线性时不变系统的正弦稳态响应4

频率特性的定义在正弦输入下，系统的输出稳态分量与输入量的复数之比。普通用表达。即：1频率特性的基本概念5

系统的频率特性即系统的频率特性是一种与输入正弦信号的幅值及相位均无关的复数量。1频率特性的基本概念6

系统的幅频特性反映了输出量与输入量幅值之比与频率的关系。系统的相频特性反映了输出量与输入量相位之差与频率的关系。1频率特性的基本概念7

三种数学模型之间的关系图5.2三种数学模型之间的关系1频率特性的基本概念8

例5.1对于图5.3所示的RC串联电路，阐明频率特性的物理意义。解：RC电路的传递函数为输入:由复阻抗的概念求得图5.3RC串联电路式中:1频率特性的基本概念9

RC电路的频率特性由该电路的构造和参数决定，与输入信号的幅值与相位无关。幅频特性表达在稳态时，电路的输出与输入的幅值比。相频特性表达在稳态时，输出信号与输入信号的相差。1频率特性的基本概念10

RC电路的频率特性物理意义把一种频率为的正弦信号加到电路的输入端后，在稳态时该电路的输出量与输入量之比。这个比值是复数量，它是随频率而变化的，频率不同，这个比值的幅值大小和相位都不同。这个比值给出了在不同频率下电路传递正弦信号的性能。1频率特性的基本概念11

1频率特性的基本概念频率特性的性质频率特性也是一种数学模型与传递函数同样，它描述了系统的内在特性，与外界因素无关。决定于系统构造和参数。频率特性描述的是一种稳态响应特性能够用频率特性来分析系统的稳定性、动态性能、稳态性能。12

1频率特性的基本概念系统的稳态输出量与输入量含有相似的频率频率特性(幅频、相频)是频率?的函数，这是系统中的储能元件引发的。实际系统含有“低通”滤波器特性实际系统的输出量都随频率的升高而出现失真，幅值衰减。频率特性可应用到某些非线性系统的分析中去13

1频率特性的基本概念频率特性的求取根据定义求取对已知系统的微分方程，把正弦输入函数代入，求出其稳态解，取输出稳态分量与输入正弦量的复数比即可得到。根据传递函数求取用s=j?代入系统的传递函数即可得到。通过实验的办法直接测得14

2频率特性的表达频率特性的三种图示法幅相频率特性极坐标图—Nyquist图（奈奎斯特图、简称奈氏图）。对数频率特性对数坐标图—Bode图（伯德图，简称伯氏图）对数幅相频率特性复合坐标图—Nichocls图（尼柯尔斯图，简称尼氏图）；普通惯用于闭环系统的频率特性分析。5.1频率特性及其表达法15

幅相频率特性能够表达成代数形式或极坐标形式。设系统或环节的传递函数为2频率特性的表达16

令，可得系统或环节的频率特性代数形式：其中：是频率特性的实部，称为实频特性是频率特性的虚部，称为虚频特性幅相频率特性17

幅相频率特性的图示