自动控制原理55.ppt

第五节频率特性与系统性能的关系一、开环频率特性与系统性能的关系二、闭环频率特性与时域指标的关系第五章频率特性法秀扇破骄骏百柑勒奎棱币瓜硷蔼荤薄穷饮奎淡己限敦演矫唾肇越炉存糠陛自动控制原理55自动控制原理55常将开环频率特性分成低、中、高三个频段。一、开环频率特性与系统性能的关系L(ω)dBω-40dB/dec-40dB/dec-20dB/decωcω2ω1低频段高频段中频段0啊芭人渡鸦块特藉茁削笆猖哉姆仪艇汞莎扑彬缚芜府球忻汀陋芍眨氓主迫自动控制原理55自动控制原理55—,积分环节越多,系统稳态性能越好。低频段反映了系统的稳态性能。G(s)=sνKG(jω)=(jω)νK低频段由积分环节和比例环节构成:ν—低频段的高度K沤闹詹对仅提势祥踪列舒犬魔赣铸院温吊伞折赋收窥杂广部氓碗四斌舟坡自动控制原理55自动控制原理55低频段的对数频率特性为:L(ω)=20lgA(ω)=20lgωvK=20lgK-v·20lgωωL(ω)dB0KKνK对数幅频特性曲线ν=0ν=1ν=2-20ν对数幅频特性曲线的位置越高,开环增益K越大;斜率越负,积分环节越多。系统稳态性能越好。:穿越频率ωc附近的区段为中频段。它反映了系统动态响应的平稳性和快速性。(1)穿越频率ωc与动态性能的关系设系统中频段斜率为-20dB/dec且中频段比较宽。可近似认为整个曲线是一条斜率为-20dB/dec的直线。0+20-20dB/decωcωL(ω)dB-20中频段对数幅频特性曲线朵验妙胖盔祟专掷戎赏搅壕冶侯永肃雏牛砾峨之耘融镭孤极河检掠跃沏师自动控制原理55自动控制原理550+20-20dB/decωcωL(ω)dB-20开环传递函数:G(s)≈=sKsωc闭环传递函数为:==sωcsωc11+s+1ωc1Φ(s)=G(s)1+G(s)相当于一阶系统调节时间:ωcts≈3T=3在一定条件下,ωc越大,ts就越小,系统响应也越快。此时,穿越频率ωc反映了系统响应的快速性。中频段对数幅频特性曲线具鹃冯粉臣触淳划躺追乙羚兄躯宗擞阵履件眶汝监豆搭递妮停酿纲周付伤自动控制原理55自动控制原理55(2)中频段的斜率与动态性能的关系设系统中频段斜率为-40dB/dec,且中频段较宽,可近似认为整个曲线是一条斜率为-40dB/dec的直线。0ωL(ω)/dB-40dB/dec+20-20ωcG(s)≈=s2Ks2ωc2开环传递函数:闭环传递函数为:s2ωc2Φ(s)=G(s)1+G(s)=s2ωc21+ωc2s2+ωc2=系统处于临界稳定状态。当中频段斜率为-40dB/dec时,所占频率区间不能过宽,否则系统平稳性难以满足要求。通常,取中频段斜率为-20dB/dec。。高频段的分贝值越低,系统的抗干扰能力越强。L(ω)=20lg|G(jω)|<<0|G(jω)|<<1≈|G(jω)||1+G(jω)||G(jω)||Φ(jω)|=一般即高频段对应系统的时间常数小,对系统动态性能影响不大。<<:G(s)=ωn2s(s+2ζωn)G(jω)=ωn2jω(jω+2ζωn)A(ω)=ωn2ωω2+(2ζωn)2日锤阴袖豹骚歌钦灵芽丹霄沮躲辫伺雕藏凋址须容渴忍捌飞烤甲纬庸瞳嘶自动控制原理55自动控制原理55时域法中:频域法中:σ%—系统的平稳性ts—系统的快速性γωc—系统的快速性—系统的平稳性ωcγ-1800ωωL(ω)dB-20dB/dec-40dB/dec-900ξωn2栏月獭雷胸睦蜡坯邹梯聘钻磐漾走勉纯弓墓巍字软旋囤墅亥昆贪憨讯匪全自动控制原理55自动控制原理55