自動控制原理二二

第七節(jié)頻率特性和時域性能指標(biāo)的關(guān)系8/27/20231通過頻率特性曲線獲得穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)頻率域性能指標(biāo)頻率域特性指標(biāo)與時域瞬態(tài)指標(biāo)的關(guān)系主要內(nèi)容8/27/20232一、穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)分析：如果通過頻率特性曲線能確定系統(tǒng)的無差度階數(shù)（即積分環(huán)節(jié)的個數(shù)）和開環(huán)放大系數(shù)k的話，則可求得系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（見第三章第六節(jié)穩(wěn)態(tài)誤差分析）在波德圖上，低頻漸進(jìn)線的斜率和的關(guān)系如下：由，可求得值；也可由 ，求。開環(huán)放大系數(shù)k的求法有兩種：①低頻漸進(jìn)線為：當(dāng)時，有：，故： 低頻漸進(jìn)線斜率=-20v8/27/20233②當(dāng)時，k也可由與橫軸的交點來求。當(dāng)時，，有：8/27/20234二、頻域性能指標(biāo)（一）、開環(huán)頻率特性性能指標(biāo)幅值穩(wěn)定裕度系統(tǒng)開環(huán)相頻特性為時，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性幅值的倒數(shù)定義為幅值穩(wěn)定裕度。所對應(yīng)的頻率稱為相角穿越頻率。即 ，滿足 。實際中常用對數(shù)幅值穩(wěn)定裕度 。相角穩(wěn)定裕度系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的幅值為1時，系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的相角與之和定義為相角穩(wěn)定裕度，所對應(yīng)的頻率稱為系統(tǒng)截止頻率或幅值穿越頻率。即，滿足8/27/20235（二）、閉環(huán)頻率特性性能指標(biāo)常用的有下列兩項：諧振峰值：系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性幅值的最大值。系統(tǒng)帶寬和帶寬頻率：設(shè)為系統(tǒng)的閉環(huán)頻率特性，當(dāng)幅頻特性下降到時，對應(yīng)的頻率稱為帶寬頻率。頻率范圍稱為系統(tǒng)帶寬。8/27/20236三、典型一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的頻率特性與瞬態(tài)性能指標(biāo)的關(guān)系頻域性能指標(biāo)：由頻寬的定義知： 我們知道一階慣性環(huán)節(jié)的調(diào)整時間是：則頻寬越大，調(diào)整時間越小。一階系統(tǒng)：傳遞函數(shù)為：二階系統(tǒng)：閉環(huán)頻率特性為：開環(huán)頻率特性為：8/27/20237幅頻暮特性寶為：由帶寬的定義知當(dāng)時的頻率為帶寬頻率。得：若將帶寬定義在波德圖上，則當(dāng)時，有：圖示如右：頻域飾性能扶指標(biāo)里主要是有相亮位穩(wěn)笛定裕泰度（額開環(huán)積指標(biāo)獻(xiàn)）和溉頻寬扣、諧收振峰及值（嚼閉環(huán)不指標(biāo)業(yè)）。7/院6/味20富238帶寬的物理意義：因為，當(dāng)時，表示 ，隨著時，表示 ，輸出衰減了0.707倍或-3分貝。再增加，輸出衰減得更厲害，這時對實際系統(tǒng)來說，已不能正常使用了。在實際應(yīng)用中，一般用（或略大一些）來估計。顯然這種估計是偏于保守的。7/就6/綱20垂239幅值與的關(guān)系：對求導(dǎo)并令等于零，可解得的極值。稱為諧振峰值頻率?？梢?，當(dāng)時，。當(dāng)