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电子发烧友网>电子资料下载>电子论文>自动控制系统论文>自动控制原理之频率特性法的详细资料说明

自动控制原理之频率特性法的详细资料说明

2020-06-12 | doc | 1.33 MB | 次下载 | 2积分

资料介绍

  频域分析法是一种图解分析法,可以根据系统的开环频率特性去判断闭环系统的性能,并能较方便地分析系统参量对系统性能的影响,从而指出改善系统性能的途径,已经发展成为一种实用的工程方法,其主要内容是:

  1)频率特性是线性定常系统在正弦函数作用下,稳态输出与输入的复数之比对频率的函数关系。频率特性是传递函数的一种特殊形式,也是频域中的数学模型。频率特性既可以根据系统的工作原理,应用机理分析法建立起来,也可以由系统的其它数学模型(传递函数、微分方程等)转换得到,或用实验法来确定。

  2)在工程分析和设计中,通常把频率特性画成一些曲线。频率特性图形因其采用的坐标不同而分为幅相特性(Nyquist图)、对数频率特性(Bode图)和对数幅相特性(Nichols图)等形式。各种形式之间是互通的,每种形式有其特定的适用场合。开环幅相特性在分析闭环系统的稳定性时比较直观,理论分析时经常采用;波德图可用渐近线近似地绘制,计算简单,绘图容易,在分析典型环节参数变化对系统性能的影响时最方便;由开环频率特性获取闭环频率指标时,则用对数幅相特性最直接。

  3)开环对数频率特性曲线(波德图)是控制系统分析和设计的主要工具。开环对数幅频特性L(ω)低频段的斜率表征了系统的型别(v),其高度则表征了开环传递系数的大小,因而低频段表征系统稳态性能;L(ω)中频段的斜率、宽度以及幅值穿越频率,表征着系统的动态性能;高频段则表征了系统抗高频干扰的能力。

 

  对于最小相位系统,幅频特性和相频特性之间存在着唯一的对应关系,根据对数幅频特性,可以唯一地确定相应的相频特性和传递函数。

  4)奈奎斯特稳定性判据是利用系统的开环幅相频率特性G(jω)H(jω)曲线,又称奈氏曲线,是否包围GH平面中的(-l,j0)点来判断闭环系统的稳定性。利用奈奎斯特稳定判据,可根据系统的开环频率特性来判断闭环系统的稳定性,并可定量地反映系统的相对稳定性,即稳定裕度。稳定裕度通常用相角裕量和幅值裕量来表示。

  5)利用开环频率特性或闭环频率特性的某些特征量,均可对系统的时域性能指标作出间接的评估。其中开环频域指标主要是相位裕量、穿越频率。闭环频域指标则主要是谐振峰值、谐振频率以及带宽频率,这些特征量和时域指标%、之间有密切的关系。这种关系对于二阶系统是确切的,而对于高阶系统则是近似的,然而在工程设计中精度完全可以满足要求。

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