上海交大809考研机械设计与理论i第三章频率特性.ppt

非最小相位系统 最小相位系统 的相角特性 相同的幅值特性 和 1 三、最小相位系统 Minimum phase systems 最小相位传递函数 非最小相位传递函数 在右半s平面内既无极点也无零点的传递函数 在右半s平面内有极点和（或）零点的传递函数 最小相位系统 非最小相位系统 具有最小相位传递函数的系统 具有非最小相位传递函数的系统 说明幅频特性和相频特性之间的关系 2 对于最小相位系统，其传递函数由单一的幅值曲 线唯一确定（幅值与相位唯一的对应关系）。对于非 最小相位系统则不是这种情况。 最小相位系统和非最小相位系统的零-极点分布图 3 非最小相位系统 最小相位系统 的相角特性 相同的幅值特性 和 -0,相角 趋于零 4 在具有相同幅值特性的系统中，最小相位传递函 数（系统）的相角范围，在所有这类系统中是最 小的。任何非最小相位传递函数的相角范围，都 大于最小相位传递函数的相角范围 最小相位系统，幅值特性和相角特性之间具有唯 一的对应关系。 这意味着，如果系统的幅值曲线在从零到无穷大的全 部频率范围上给定，则相角曲线被唯一确定 这个结论对于非最小相位系统不成立。 反之亦然 总结： 5 最小相位系统，相角在时变为 n为极点数，m为零点数。 时的斜率都等于 因此，为了确定系统是不是最小相位的既需要检 查对数幅值曲线高频渐近线的斜率，又需检查在 如果当 对数幅值曲线的斜率为 并且相角等于 那么该系统就是最小相位系统。 判断最小相位系统的另一种方法 两个系统的对数幅值曲线在 时相角 时 6 传递延时是一种非最小相位特性。如果不采取对消 措施，高频时将造成严重的相位滞后 7 四、对数幅-相特性图(Nichols Chart)尼柯尔斯图 二阶因子对数幅-相图 以对数幅值 L()(单位dB)为 纵坐标，相角 ()为横坐标 即将两张图并 成一张对数幅相图 8 3.4 闭环系统的频率特性 如果从开环频率特性求闭环频率特性 （设单位反馈） 在任一 下，开环频率特性的模角可表示为 所以闭环 如图所示 9 10 11 闭环频率特性的特征参数 截止频率与带宽(Cutoff frequency and bandwidth) 当闭环频率响应的幅值下 降到零频率值以下3分贝 时，对应的频率称为截止 频率。 对于的系统 12 闭环系统滤掉频率大于截止频率的信号分量，但是可 以使频率低于截止频率的信号分量通过。 闭环系统的幅值不低于-3分贝时，对应的频率范围称 为系统的带宽。带宽表示了这样一个频率，从此频率开 始，增益将从其低频时的幅值开始下降。 因此，带宽表示了系统跟踪正弦输入信号的能力。 对于给定的n ，上升时间随着阻尼比x的增加而增 大。另一方面，带宽随着x的增加而减小。因此， 上升时间与带宽之间成反比关系。 13 带宽指标取决于下列因素： 1、对输入信号的再现能力。大的带宽相应于小的上升时 间，即相应于快速特性。粗略地说，带宽与响应速度成反 比。 2、对高频噪声必要的滤波特性。 为了使系统能够精确地跟踪任意输入信号，系统必须具有 大的带宽。但是，从噪声的观点来看，带宽不应当太大。 因此，对带宽的要求是矛盾的，好的设计通常需要折衷考 虑。具有大带宽的系统需要高性能的元件，因此，元件的 成本通常随着带宽的增加而增大。 14