機(jī)械工程控制基礎(chǔ)知識小結(jié)系統(tǒng)的頻率特性分析

1、4.1頻率特性概述頻率響應(yīng)線性定常系統(tǒng)對諧波輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)幅頻特性（文字定義，公式定義，作用）文字定義：線性系統(tǒng)在諧波輸入下，其穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的幅值比是輸入信號的頻率的函數(shù)公式定義：作用：描述了在穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)系統(tǒng)輸入是不同頻率的諧波信號時，其復(fù)制的衰減或增大特性。相頻特性（文字定義，作用，正負(fù)）文字定義：穩(wěn)態(tài)輸出信號與輸入信號的相位差也是的函數(shù)作用：描述了在穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)系統(tǒng)輸入不同頻率的諧波信號時，其相位產(chǎn)生超前或滯后的特性。正負(fù)：正值：逆時針方向；負(fù)值：順時針方向頻率特性幅頻特性和相頻特性的總稱頻率特性與傳遞函數(shù)的關(guān)系是將中的用取代后的結(jié)果。4.2頻率特性的圖示方法Nyquist圖當(dāng)從0

2、時，端點(diǎn)的軌跡典型環(huán)節(jié)的Nyquist圖（略）繪制Nyquist的概略圖形的一般步驟1、由求出其實(shí)頻特性、虛頻特性和幅頻特性、相頻特性的表達(dá)式；2、求出若干特征點(diǎn)，如起點(diǎn)、終點(diǎn)、與實(shí)軸的交點(diǎn)、與虛軸的交點(diǎn)等，并標(biāo)在極坐標(biāo)圖上；3、補(bǔ)充必要的幾點(diǎn)，根據(jù)、和、的變化趨勢以及所處的象限，作出Nyquist曲線的大致圖形。Bode圖頻率特性的對數(shù)坐標(biāo)圖對數(shù)坐標(biāo)圖的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)橫坐標(biāo)：頻率縱坐標(biāo)：的幅值（對數(shù)幅頻特性圖）或度（對數(shù)相頻特性圖）十倍頻程（dec）*頻率從任意數(shù)值增加(減小)到（）時的頻帶寬度在對數(shù)坐標(biāo)上為一個單位。分貝（dB）的定義0dB輸入幅值等于輸出幅值比例環(huán)節(jié)Bode圖*頻率特性：

3、對數(shù)幅頻特性：相頻特性：對數(shù)幅頻特性曲線：一條高度等于的水平線對數(shù)相頻特性曲線：與重合的一條直線自：時，積分環(huán)節(jié)的Bode圖*頻率特性：對數(shù)幅頻特性：相頻特性：對數(shù)幅頻特性曲線：在整個頻率范圍內(nèi)是一條斜率為的直線。當(dāng)時，。對數(shù)相頻特性曲線：在整個頻率范圍內(nèi)為一條的水平線。自：時，微分環(huán)節(jié)的Bode圖頻率特性：對數(shù)幅頻特性：相頻特性：對數(shù)幅頻特性曲線：在整個頻率范圍內(nèi)是一條斜率為的直線當(dāng)時，。對數(shù)相頻特性曲線：在整個頻率特性范圍內(nèi)為一條的水平線。繪制系統(tǒng)Bode圖的一般步驟1、將系統(tǒng)的傳遞函數(shù)轉(zhuǎn)化為若干個標(biāo)準(zhǔn)形式的環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（即慣性、一階微分、振蕩和二階微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)中常數(shù)項(xiàng)均為1）的乘

4、積形式；2、由傳遞函數(shù)求出頻率特性；3、確定各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)角頻率；4、作出各環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性漸近線；5、根據(jù)誤差修正曲線對漸進(jìn)線進(jìn)行修正，作出各環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性的精確曲線；6、將各環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性疊加（不包括系統(tǒng)總的增益K）；7、將疊加后的曲線垂直移動，得到系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性；8、作各環(huán)節(jié)的對數(shù)相頻特性，然后疊加而得到系統(tǒng)總的對數(shù)相頻特性；9有延時環(huán)節(jié)時，對數(shù)幅頻特性不變，對數(shù)相頻特性則應(yīng)加上。4.3頻率特性的特征量零頻幅值，表示當(dāng)頻率接近于零時，閉環(huán)系統(tǒng)輸出的幅值與輸入的幅值之比。復(fù)現(xiàn)頻率，在事先規(guī)定一個作為反映低頻輸入信號的允許誤差，那么復(fù)現(xiàn)頻率就是幅頻特性值與的差第一次達(dá)到時的頻率值。復(fù)現(xiàn)帶寬諧振頻率，幅頻特性出現(xiàn)最大值時的頻率。相對諧振峰值，時的幅值與時的幅值之比。截止頻率，由下降到時的頻率。4.4最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)最小相位傳遞函數(shù)*在復(fù)平面右半平面沒有極點(diǎn)和零點(diǎn)的傳遞函數(shù)。最小相位系統(tǒng)*具有最小相位傳遞函數(shù)