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自动控制原理 第五章(线性系统的频域分析与校正)(一)

一、频率特性的基本概念

1、频率响应与频率特性

(1)频率响应指的是线性控制系统在输入正弦信号时,其稳态输出随频率(\omega =0\rightarrow \infty)变化的规律

(2)线性定常系统频率特性的定义是系统的稳态正弦响应与输入正弦信号的复数比,用G(j\omega )表示(G\left ( s \right )为系统传递函数),这里省略推导过程,直接写出

(3)举例:

(4)若系统不稳定,输出响应最终不可能达到稳态过程c_{s}\left ( t \right ),但从理论上讲,c\left ( t \right )中的稳态分量c_{s}\left ( t \right )总是可以分解出来的,所以频率特性的概念同样适合于不稳定系统。

2、频率特性的图形表示方法

二、幅相频率特性(Nyquist图)

1、典型环节的幅相特性曲线

(1)比例环节:

(2)微分环节:

(3)积分环节:

(4)惯性环节:

①稳定惯性环节:

②不稳定惯性环节:

(5)一阶复合微分环节:

①稳定一阶复合微分环节:

②不稳定一阶复合微分环节:

(6)二阶振荡环节:

①稳定二阶振荡环节:

②不稳定二阶振荡环节:

(7)二阶复合微分环节:

①稳定二阶复合微分环节:

②不稳定二阶复合微分环节:

(8)延迟环节:

2、开环幅相特性曲线的绘制

3、举例

(1)已知某环节的幅相特性曲线如下图所示,当输入频率\omega =1的正弦信号时,该环节稳态响应的相位滞后30°,试确定环节的传递函数。

(2)已知某环节的幅相特性曲线如下图所示,试确定环节的传递函数。

(3)已知开环传递函数G(s)=\frac{5}{s(s+1)(2s+1)},试绘制开环幅相特性曲线。

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道可道,非常道;名可名,非常名。 无名,天地之始,有名,万物之母。 故常无欲,以观其妙,常有欲,以观其徼。 此两者,同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。

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