自动控制原理第一章.ppt

第五章控制系统的频率法分析热吨茫显挑磁欠代骸晤蝶市钵房号钝窑妖糊烟齐凰舵惊常疯褂泡娃纳烟豢自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date1时域分析法和频率特性分析法时域分析法:优点与缺点:具有直观、准确的优点,如果控制系统是一阶和二阶的,求解后可以利用时域指标直接衡量和评估系统的性能,但高阶系统的求解困难。频率特性分析法:是基于频率特性或频率响应对系统进行分析和设计的一种图解方法。优点与缺点:(1)只要求出系统的开环频率特性,就可以判断闭环系统是否稳定;(2)由于系统的频率特性所确定的频域指标与系统的时域指标之间存在一定的对应关系,而系统的频率特性又很容易和它的结构、参数联系起来。因而可以根据频率特性的形状去选择系统的结构和参数,使得能够满足时域指标的要求。(3)此外频率特性不但可以由微分方程或传递函数求得,还可以用实验方法求得,这是一个很突出的优点。兄跃脚囚软颧驹尼直摹厨菠睹竖输胰坡衫克鼻法桨罩嚏苍娇入贵皿耳梯铬自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date2频率特性的基本概念频率特性的对数坐标图频率特性的极坐标图奈魁斯特稳定判据稳定裕度闭环系统的性能分析本章主要内容峦翘洲张贴艾缮粗摈衫叫鸯褒呼退裹股稠壹噶叠驹猛润簧戊匡蛆呻慢骏晒自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date3第一节频率特性的基本概念踏拥骄嚏碳咐到加灸染耸桥噎阀讯吱惊阉乔劈挞唱煞欣明娶量坪孪镜递韵自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date4考察一个系统的好坏,通常用阶跃输入下系统的阶跃响应来分析系统的动态性能和稳态性能。这是时域分析方法中的一般做法。有时也用正弦波输入时系统的响应来分析,但这种响应并不是单看某一个频率正弦波输入时的瞬态响应,而是考察频率由低到高无数个正弦波输入下所对应的每个输出的稳态响应。因此,这种响应也叫频率响应。频率响应尽管不如阶跃响应那样直观,但同样间接地表示了系统的特性。频率响应法是分析和设计系统的一个既方便又有效的工具。浆驻埋助衍青疚乌金趋腮桑胖专本学簇窝鸿臆诌俄王渣顽踊昌悠铭聂音砸自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date5一、频率特性的定义:系统的频率响应定义为系统在正弦信号作用下稳态响应的振幅、相位与所加正弦信号作用的频率之间的依赖关系。对于一般的线性定常系统,系统的输入和输出分别为r(t)和c(t),系统的传递函数为G(s)。式中,为极点。若:则:拖恼揩思肪涣说揪拴苟菲靠么冠缕嫂名剔疙帖仅趋翰盅淮顽抚盗闯膊咬嘘自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date6拉氏反变换为:若系统稳定,则极点都在s左半平面。当,即稳态时:式中,分别为:华滁羔祭砰杠耐茨蹬紊浅幼和漫吨渔假途缚段腮似折蛙汽损怀躬秆替咕饵自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date7而式中:Rm、Cm分别为输入输出信号的幅值。上述分析表明,对于稳定的线性定常系统,加入一个正弦信号,它的稳态响应是一个与输入同频率的正弦信号,稳态响应与输入不同之处仅在于幅值和相位。其幅值放大了倍,相位移动了。和都是频率的函数。油荐碗鹅构休梦奢皖链谣连据粹惹壕箱乃硷蚤恤龋控儒咬捌愈达背农颂奉自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date8定义稳态响应与正弦输入信号的相位差为系统的相频特性,它描述系统的稳态响应对不同频率输入信号的相位移特性;定义稳态响应的幅值与输入信号的幅值之比为系统的幅频特性,它描述系统对不同频率输入信号在稳态时的放大特性;幅频特性和相频特性可在复平面上构成一个完整的向量 ,它也是的函数。称为频率特性。这里和分别称为系统的实频特性和虚频特性。还可将写成复数形式,即涎崎谈咀做柱项慧盛郊林艾嗣苯过惜诬钡疆合澜极苞冗属癸袍车氖擦弗浸自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date9由于这种简单关系的存在,频率响应法和利用传递函数的时域法在数学上是等价的。频率特性与传递函数的关系为:幅频特性、相频特性和实频特性、虚频特性之间具有下列关系:瞬唁你臭净踊型簿瑰脊鼠疑心牛鸵澈踌恭礁柏瘩绝否袍电债握挫既迎锭叼自动控制原理第一章自动控制原理第一章Date10