自动控制系统 项目3 自动控制系统的频域分析.pptx

自动控制系统

项目导航绪论项目1自动控制系统的数学建模项目2自动控制系统的时域分析项目5自动控制系统的典型应用项目3自动控制系统的频域分析项目4自动控制系统的校正

项目3自动控制系统的频域分析

用时域分析法分析自动控制系统，虽然十分直观，但在实际工程中，系统的阶次一般较高，求解其微分方程比较困难。于是，为了更方便地对系统进行分析，可以使用频域分析法。频域分析法计算量不大，可以便捷地显示出系统参数变化对系统性能的影响。频域分析法也是一种常用的系统分析方法，本项目主要围绕频域分析法展开，对系统的典型环节的频率特性、开环频率特性、稳定性等进行介绍。项目导读

知识目标掌握自动控制系统典型环节的频率特性。掌握自动控制系统开环频率特性及其曲线的绘制方法。掌握自动控制系统稳定性的分析方法。学习目标

技能目标能够在MATLAB中进行频域分析。素质目标提高自主学习、分析问题的能力。培养认真负责、脚踏实地、精益求精的工作作风。弘扬科学严谨、不断探索的工匠精神。学习目标

任务3.2认识自动控制系统的开环频率特性任务3.1认识自动控制系统典型环节的频率特性任务3.3利用开环频率特性分析自动控制系统的稳定性任务3.4利用MATLAB进行频域分析任务导航

认识自动控制系统典型环节的频率特性3.1

任务引入相比于时域分析法，频域分析法是工程中应用更广泛的一种分析方法。在工程上，系统有些环节的频率特性可以直接通过实验获得，极大地方便了对内部结构不清楚、难以列出动态方程的系统的分析。为什么频域分析方法在工程中比时域分析方法更广泛应用？

任务引入当不同的系统具有相同的典型环节时，其频率特性及分析方法是相似的，因此，认识不同典型环节的频率特性更有利于分析整个系统的频率特性，了解不同环节的作用。

任务引入本任务主要介绍动控制系统典型环节频率特性的相关内容，知识与技能要求如表所示。任务内容认识自动控制系统典型环节的频率特性学习程度识记理解应用学习任务频率特性的相关概念●?频率特性的表示方法?●?典型环节的频率特性?●实训任务建立直流电动机的微分方程模型??●自我勉励知识与技能要求

3.1.1频率特性的相关概念你知道什么是频率特性吗？频率特性的定义

3.1.1频率特性的相关概念自动控制系统中的信号可以表示为不同频率的正弦信号的组合。在正弦信号的作用下，系统的稳态响应称为系统的频率响应。系统的频率响应与正弦信号之间的关系称为系统的频率特性。频率特性是系统在频域中的数学模型，反映系统在正弦信号作用下的响应。

3.1.1频率特性的相关概念已知对于线性定常系统有 （3-1）式（3-1）是自变量为复数s的复变函数，由于，令s的实部为零，可以得到复变函数，它可以表示为 （3-2）

3.1.1频率特性的相关概念称为系统的频率特性，可以用幅值和相位来表示，即 （3-3）式中：——的幅值，，称为系统的幅频特性；——的相位，，称为系统的相频特性。

3.1.1频率特性的相关概念线性定常系统在正弦信号的作用下，稳态响应为，可以看出它是与输入信号频率相同，但幅值与相位不同的正弦信号，如图所示。其中，相位为正则称为相位超前，相位为负则称为相位滞后。线性定常系统的稳态响应

3.1.1频率特性的相关概念还可以表示为实部和虚部相加的形式，即 （3-4）式中：——的实部，称为系统的实频特性，且；——的虚部，称为系统的虚频特性，且。

3.1.1频率特性的相关概念可以发现，式（3-3）和式（3-4）的表示方式之间具有以下关系：

3.1.2频率特性的