线性系统的频域分析PPT学习教案

1、会计学1。第1页/共81页第2页/共81页第3页/共81页输出相位与输入相位之差，用 ()表示。n幅频 ()统称。( )()()tG jtG j |() |( )|() | crrrAG jAAG jAA()()( )|()|() jj G jAeG jeG j 第4页/共81页( )()0( )|()| jjjj G jccjrrAeAeAeG jeAeA ()( )() |()| j G jsjG sG jG je可见，将传递函数中s用j代替即得频率特性表达式。第5页/共81页控制系统微分方程传递函数频率特性s=ps=jj=p频率特性、传递函数和微分方程三种系统描述之间的关系 频率特性是传

2、递函数的特例，是定义在复平面虚轴上的传递函数，因此频率特性与系统的微分方程、传递函数一样反映了系统的固有特性 第6页/共81页为纵坐标，画出()随频率变化的曲线。第7页/共81页图5-2 RC电路的幅频和相频特性第8页/共81页Nyquist图()()()( )( )jG jG jeXjY X()和Y()分别称为和。第9页/共81页图5-3 RC电路的乃氏图第10页/共81页( )20lg()20lg ( )LG jA第11页/共81页图5-4 对数分度和线性分度第12页/共81页n只标注的自然对数值。第13页/共81页图5 RC电路的Bode图第14页/共81页第15页/共81页()GjK(

3、)()0AK ()20 lg()0LK 第16页/共81页图5-6 比例环节的Nyquist图0K()jY()X图5-7 比例环节的Bode图第17页/共81页211()jGjej()1()90A ( )20lg( )90L 第18页/共81页 图5-8 积分环节的Nyquist图 图5-9 积分环节的Bode图对数幅频特性为一条斜率为20dB/dec的直线，此线通过L()=0，=1的点 第19页/共81页2()jG jje( )( )90A ( )20lg( )90L 第20页/共81页图5-10 微分环节的Nyquist图图5-11 微分环节的Bode图其对数幅频特性为一条斜率为20dB/

4、dec的直线，它与0dB线交于=1点。 第21页/共81页1()1G jj T221( )1( )arctgATT 22221()( )( )11TG jjXjYTT222( )0.5( )0.5XY惯性环节的Nyquist图是圆心在(0.5,0)，半径为0.5的半圆。 第22页/共81页图5-12 惯性环节的Nyquist图第23页/共81页22221( )20lg20lg 11( )arctgLTTT 1T( )0dBL1T( )20lg()dBLT 第24页/共81页图5-13 惯性环节的Bode图低通滤波低通滤波特性！特性！第25页/共81页图5-14 MATLAB绘制的惯性环节的Bo

5、de图第26页/共81页0.10.20.5125100.040.170.973.010.970.170.04T( )(dB)LT0.10.130.20.250.330.512345810671114182745637276798384()( ) 第27页/共81页()1G jj T 22()1()arctgATT 22( )20lg 1( )arctgLTT 第28页/共81页图5-15 一阶微分环节的Nyquist图图5-16 一阶微分环节的Bode图高频放大！抑制噪声能力的下降！第29页/共81页惯性环节一阶微分()1G jj T1()1G jjT频率特性互为倒数时： 对数幅频特性曲线关于

6、零分贝线对称； 相频特性曲线关于零度线对称。( )arctg()T 22( )20lg1LT ( )arctg()T 22( )20lg1LT第30页/共81页21()12()G jjTj T2222221()(1)(2)2()arctg1ATTTT 22 2222( )20lg (1)(2)2( )arctg1LTTTT 22222arctg (1)1()2()arctg (1)1TTTTTT 第31页/共81页1 0 (0)()0180 ()G j 图5-17 二阶振荡环节的Nyquist图1()nT1()2G jj 第32页/共81页1T( )0dBL1T2( )20lg()40lg()

7、dBLTT 第33页/共81页图5-18 二阶振荡环节的Bode图第34页/共81页第35页/共81页 T0.10.20.40.60.811.251.662.55100.10.0860.3481.483.7288.09413.988.0943.7281.480.3480.0860.20.080.3251.363.3056.3457.966.3453.3051.360.3250.080.30.0710.2921.1792.6814.4394.4394.4392.6811.1790.2920.0710.50.0440.170.6271.1371.1370.001.1371.1370.6270.17

8、0.0440.70.0010.000.080.471.412.921.410.470.080.000.00110.0860.341.292.764.306.204.302.761.290.340.086二阶振荡环节对数幅频特性曲线渐近线和精确曲线的误差（dB） 第36页/共81页()jG je( )1( )A ( )0( )L 迟后环节的Nyquist图和Bode图分别如图5-19和图5-20所示。 第37页/共81页图5-19 迟后环节的Nyquist图图5-20 迟后环节的Bode图第38页/共81页第39页/共81页12( )( )( )( )nG sGs GsGs12()()()()n

9、G jGjGjGj12( )( )( )( )12( )( )( )( )njjjjnAeAeAeAe 第40页/共81页1212( )( )( )( )( )( )( )( )nnLLLL 1212( )( )( )( )( )( )( )( )nnAAAA 第41页/共81页第42页/共81页1( )1niiKG sT s1()1niiKG jT j第43页/共81页只包含比例和惯性环节的0型系统Nyquist图第44页/共81页11(1)( )(1)mjjniiKsG sT s1123(1)()(1)(1)(1)KjGjT jT jT j第45页/共81页OK=0j第46页/共81页第4

10、7页/共81页 1212(1)(1).(1)()() (1)(1).(1)mnKjjjG jjj Tj Tj Tnm0 (0)A (0)90 ( )0A ( )() 90nm 0 (0)A (0)180 ( )0A ( )() 90nm 第48页/共81页只包含惯性环节的I型系统Nyquist图只包含惯性环节的II型系统Nyquist图第49页/共81页第50页/共81页第51页/共81页第52页/共81页第53页/共81页Nyquist图与实轴相交时第54页/共81页第55页/共81页1( )(1)(21)G ss ss第56页/共81页第57页/共81页例5-3的乃氏图MATLAB绘制例5

11、-3的Nyquist图第58页/共81页12( )( )( )( )nG sG s G sG s1212( )( )( )( )( )( )( )( )nnLLLL 第59页/共81页已知系统的开环传递函数，试绘制系统的开环Bode图。系统开环包括了五个典型环节2=2 rad/s4=0.5 rad/s5=10 rad/s第60页/共81页( )(1)(1 10 )KG sss12322( )( )( )( ) 20lg20lg 120lg 1 100LLLLK123( )( )( )( ) arctgarctg10 第61页/共81页例5-5的Bode图第62页/共81页第63页/共81页(

12、)(1)KG ssTs12322( )( )( )( ) 20lg20lg20lg1LLLLKT123()()()() 90arctgT 第64页/共81页 例5-6的Bode图第65页/共81页第66页/共81页22( )1/(1 2)G sTsT s第67页/共81页第68页/共81页第69页/共81页第70页/共81页G1=tf(1 -1,1,1.6,1)；G2=tf(1 1,1,1.6,1)；step(G1);step(G2);第71页/共81页121()1jTG jjT21(0)TT121()1jTG jjT21(0)TT第72页/共81页最小相位系统和非最小相位系统的Bode图第73页/共81页s( )1eG sTs221( )1AT( )arctg T 第74页/共81页例5-8的伯德图第75页/共81页第76页/共81页第77页/共81页213(1)( )(1)(1)sKG ssss21cK 222110()20 lg01001ccccKL 211cccK第7