自動控制系統(tǒng)--第5章-5-頻域時域指標(biāo)課件

1第5章線性系統(tǒng)的頻域分析法

5.5閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)自控原理25.5閉環(huán)系統(tǒng)的頻域性能指標(biāo)5.5.1系統(tǒng)的帶寬5.5.2閉環(huán)頻域指標(biāo)5.5.3二階系統(tǒng)頻域指標(biāo)5.5.4頻域指標(biāo)和時域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換3閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性（幅頻）（相頻）45.5.1系統(tǒng)的帶寬當(dāng)閉環(huán)頻率響應(yīng)的幅值下降到零頻率值以下3分貝時，對應(yīng)的頻率稱為帶寬頻率，記為ωb當(dāng)如果帶寬的幅頻曲線如圖5帶寬的意義1)相當(dāng)于一個低通濾波器，低頻段通過，高頻衰減2)在控制系統(tǒng)中，有用信號一般是低頻，噪聲信號一般是高頻，低通特性有利于消除無用的高頻信號3）應(yīng)該選擇合適的帶寬，讓有用信號通過，而過濾高頻無用信號（采樣定理）4)帶寬越高，高頻輸入信號能通過，說明系統(tǒng)對輸入信號有較快的調(diào)節(jié)時間，系統(tǒng)響應(yīng)快6一階系統(tǒng)的帶寬系統(tǒng)閉環(huán)傳函頻率特性對數(shù)幅頻特性所以7當(dāng)一階系統(tǒng)的帶寬為其時間常數(shù)的倒數(shù)。當(dāng)8一階系統(tǒng)的帶寬1）帶寬與時間常數(shù)成反比2）時間常數(shù)越大，帶寬越小，系統(tǒng)階躍響應(yīng)慢3）時間常數(shù)越小，帶寬越大，系統(tǒng)階躍響應(yīng)快4）單位階躍響應(yīng)速度與帶寬成正比一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)一階系統(tǒng)閉環(huán)傳函一階系統(tǒng)的帶寬特性9閉環(huán)傳遞函數(shù)因為由帶寬的定義得二階系統(tǒng)的帶寬幅頻特性10所以得令這部分必大于零11二階系統(tǒng)的帶寬特性1)帶寬與自然頻率ωn成正比2)帶寬是阻尼比ξ的減函數(shù)，即3)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)速度和帶寬成正比對于任意階次系統(tǒng)，帶寬與系統(tǒng)響應(yīng)速度成正比125.5.2閉環(huán)頻域指標(biāo)大多數(shù)自控系統(tǒng)，具有圖示的低通濾波特性1）零頻值和系統(tǒng)增益有關(guān)和穩(wěn)態(tài)精度有關(guān)132）諧振峰值閉環(huán)系統(tǒng)幅頻的最大值,和超調(diào)量有關(guān)3）諧振頻率諧振峰值所對應(yīng)的頻率4）帶寬頻率帶寬表示系統(tǒng)響應(yīng)的快慢與抗干擾能力145.5.3二階系統(tǒng)頻域指標(biāo)1.二階系統(tǒng)的開環(huán)頻域指標(biāo)開環(huán)傳函頻率特性幅頻特性相頻特性15指標(biāo)1：幅值穿越頻率（截止頻率）指標(biāo)2：相角穩(wěn)定裕度16相位裕度與阻尼比的關(guān)系系統(tǒng)設(shè)計時一般希望Samp5_5_2.m設(shè)計時172.二階系統(tǒng)的閉環(huán)頻域指標(biāo)閉環(huán)傳函閉環(huán)頻率特性閉環(huán)幅頻特性18指標(biāo)1：諧振頻率指標(biāo)2：諧振峰值指標(biāo)3：頻帶寬度19【例5.5.1】一單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳函為若已知單位速度信號輸入下的穩(wěn)態(tài)誤差相位裕度試確定時域指標(biāo)解：系統(tǒng)為I型，由阻尼比與相位裕度的關(guān)系曲線得20調(diào)節(jié)時間215.5.4頻域指標(biāo)和時域指標(biāo)的轉(zhuǎn)換1)截止頻率與帶寬的關(guān)系與關(guān)系密切大的系統(tǒng)也大

和都與系統(tǒng)響應(yīng)速度成正比開環(huán)指標(biāo)閉環(huán)指標(biāo)22

和都表示系統(tǒng)的穩(wěn)定程度對于任意階次的系統(tǒng)在控制系統(tǒng)設(shè)計時，一般先給定再