自動控制原理 第2版 課件 第五章(寬屏)3

自動控制原理

第五章(第3次課)

自動控制原理2（6）振蕩環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：5.3典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性自動控制原理3相頻特性：5.3典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性自動控制原理4轉角頻率低頻段低頻時的對數(shù)幅值曲線是一條0分貝的直線高頻時的對數(shù)幅頻特性曲線是一條斜率為－40dB/dec的直線高頻段對數(shù)幅頻特性：5.3典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性自動控制原理5振蕩環(huán)節(jié)對數(shù)幅頻特性曲線

幅頻特性與關系10-1100101-40-30-20-1001020dB

＝0.1

＝0.2

＝0.3

＝0.5

＝0.7

＝1.0自動控制原理6振蕩環(huán)節(jié)對數(shù)相頻特性曲線

相頻特性與關系10-1100101-180-160-140-120-100-80-60-40-200deg

＝0.1

＝0.2

＝0.3

＝0.5

＝0.7

＝1.0自動控制原理7振蕩環(huán)節(jié)L(

)100.2210.1L(

)dB0dB2040-40-2020100[-40]自動控制原理8（7）延遲環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對數(shù)幅頻和相頻特性5.3典型環(huán)節(jié)的對數(shù)頻率特性5.4.1最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)

在s右半平面內無開環(huán)極點和開環(huán)零點，也沒有延遲環(huán)節(jié)的系統(tǒng)稱為最小相位系統(tǒng)。反之，則稱為非最小相位系統(tǒng)。

最小相位系統(tǒng)是根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)定義的。由于經(jīng)典控制理論的求解中，通常用開環(huán)模型對閉環(huán)系統(tǒng)進行分析與設計，為了簡便起見，無特殊說明，本課程提到的最小相位系統(tǒng)都是指它的開環(huán)傳遞函數(shù)在s右半平面沒有零、極點，也沒有延遲環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。最小相位系統(tǒng)這一名稱來源于通訊科學，其含義是在一定的幅頻特性情況下,其相移為最小的系統(tǒng),也稱最小相移系統(tǒng)。也就是輸出正弦信號相對于輸入正弦信號的相移量最小。5.4.1最小相位系統(tǒng)與非最小相位系統(tǒng)自動控制原理11一、疊加法：先繪制每個環(huán)節(jié)特性，然后相加減。開環(huán)頻率特性：5.4.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制自動控制原理12

寫出開環(huán)頻率特性表達式，將所含各典型環(huán)節(jié)的轉折頻率由小到大依次標在頻率軸上。(2)繪制近似后各頻段間的開環(huán)對數(shù)幅頻曲線的漸近線(3)作出以分段直線表示的漸近線后，如果需要，再按典型環(huán)節(jié)的誤差曲線對相應的分段直線進行修正。(4)作相頻特性曲線。根據(jù)表達式，在低頻、中頻和高頻段中各選擇若干個頻率進行計算，然后連成曲線。二、分段法：利用低頻段特點，只需疊加高頻線段。5.4.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制自動控制原理131.低頻段

繪制開環(huán)對數(shù)幅頻曲線(由各環(huán)節(jié)漸近線組成)斜率:傳遞函數(shù):5.4.3系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的繪制自動控制原理14每遇到轉折頻率，就改變分段直線的斜率

方法一方法二2.為獲得低頻段的漸進線，還需要確定該直線上的一點5.4.3系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制自動控制原理15典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)轉角頻率斜率變化一階環(huán)節(jié)（T>0）二階環(huán)節(jié)(1>

0)(n>0)自動控制原理16例5-7已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為繪制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線5.4.3系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制解：將傳遞函數(shù)化為常數(shù)項都是1的標準形式它與最小相位傳遞函數(shù)具有完全相同的幅頻特性。

1）確定各轉折頻率，按從小到大的順序排列，并確定轉折頻率點處的斜率變化值。本題中慣性環(huán)節(jié)的轉折頻率最?。盒甭蕼p小20

P150自動控制原理5.4.3系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制一階微分環(huán)節(jié)：，轉折頻率后斜率增加20二階振蕩環(huán)節(jié)：，轉折頻率后斜率減小40三個轉折頻率把整個頻率軸分成4個區(qū)間2）繪制低頻段（）漸近特性曲線

在轉折頻率之后直線斜率變?yōu)?）在頻率區(qū)間

只需要計算出下一個轉折頻率時的對數(shù)幅值，

自動控制原理5.4.3系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制4)在頻率區(qū)間

5)在頻率區(qū)間,

根據(jù)斜率關系畫出過(20，-38)點的直線即可在頻率20dB/dec之后多了二階振蕩環(huán)節(jié)的近似

可以通過計算對以上步驟所得的對數(shù)幅頻漸近特性曲線做進一步修正。

6）如果需要描繪振蕩環(huán)節(jié)的諧振峰值，自動控制原理5.4.3系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性的繪制信號源對象記錄儀測試動態(tài)特性的頻域法：在系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸入端施加不同的頻率的正弦信號，記錄不同頻率下的輸出響應，比較輸出與輸入信號的波形，得到他們的幅值比和相位差，并由此繪制系統(tǒng)的對數(shù)頻率特性曲線。最后按照以下步驟求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。1.判斷是否最小相位系統(tǒng)（幅頻和相頻變化趨勢是否一致）；2.由低頻段漸近曲線確定系統(tǒng)積分（微分）環(huán)節(jié)的個數(shù)；3.確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)的結構形式；4.由給定條件確定傳遞函數(shù)參數(shù)。5.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)自動控制原理21最小相位系統(tǒng)：根據(jù)開環(huán)對數(shù)幅頻特性L(ω)能唯一確定系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)?；陬l域：實驗法建立數(shù)學模型信號源對象記錄儀5.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)自動控制原理22例1已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線，求其開環(huán)傳遞函數(shù)。5.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)自動控制原理235.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)自動控制原理24①傳遞函數(shù)例2已知最小相位系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)幅頻特性曲線，求其開環(huán)傳遞函數(shù)。5.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)自動控制原理25②求時間常數(shù)③求k∴k=85.4.4由頻域實驗確定系統(tǒng)傳遞函數(shù)中國礦業(yè)大學信電學院?？×肿詣?/p>