上海交大809考研機(jī)械設(shè)計(jì)與理論f 第三章頻率特性-1.ppt

1、1,第三章 頻率特性,第一節(jié) 頻率特性的基本概念,第二節(jié) 幅相頻率特性,第三節(jié) 對(duì)數(shù)頻率特性,第四節(jié) 閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性,第五節(jié) 數(shù)學(xué)模型的實(shí)驗(yàn)確定法,2,線性定常系統(tǒng),傳遞函數(shù),常微分方程,頻率特性函數(shù),時(shí)域,復(fù)頻域,頻域,應(yīng)用頻率特性研究線性系統(tǒng)的經(jīng)典方法稱為頻域分析法。,3,（1）頻率特性具有明確的物理意義，它可以用實(shí)驗(yàn)的方法來確定，這對(duì)于難以列寫微分方程式的元部件或系統(tǒng)來說，具有重要的實(shí)際意義。 （2）由于頻率響應(yīng)法主要通過開環(huán)頻率特性的圖形對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，因而具有形象直觀和計(jì)算量少的特點(diǎn)。 （3）頻率響應(yīng)法不僅適用于線性定常系統(tǒng)，而且還適用于傳遞函數(shù)不是有理數(shù)的純滯后系統(tǒng)和部分非線性

2、系統(tǒng)的分析。,特點(diǎn),4,3.1 頻率特性的基本概念,頻率特性又稱頻率響應(yīng)，它是系統(tǒng)（或元件）對(duì)不同頻率正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性。,輸出的振幅和相位一般均不同于輸入量，且隨著輸入信號(hào)頻率的變化而變化,5,6,設(shè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為,已知輸入,其拉氏變換,A為常量，則系統(tǒng)輸出為,G(s),的極點(diǎn),對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng),-Pi的實(shí)部小于零,7,趨向于零,待定系數(shù),由于,是一個(gè)復(fù)數(shù)向量，因而可表示為,8,線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出是和輸入具有相同頻率的正弦信號(hào)，其輸出與輸入的幅值比為,輸出與輸入的相位差,說明,9,下面以R-C電路為例，說明頻率特性的物理意義及與傳遞函數(shù)的關(guān)系。所示電路的傳遞函數(shù)為,設(shè)輸入電壓,先由復(fù)阻抗的概

3、念求得頻率響應(yīng),式中,10,由于存在儲(chǔ)能元件，|G(jw)|和j(w)都是輸入信號(hào)頻率w的函數(shù)，,頻率特性的物理意義是：當(dāng)一頻率為w的正弦信號(hào)加到電路的輸入端后，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，電路的輸出與輸入之比；或者說輸出與輸入的幅值之比和相位之差。,它由該電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)決定，與輸入信號(hào)的幅值與相位無關(guān)。,稱為電路的頻率特性。,11,電路的輸出與輸入的幅值之比,(a) 幅頻特性,低通濾波,12,(b)相頻特性,輸出與輸入的相位之差,13,頻率特性與傳遞函數(shù)具有十分相的形式,比較,14,頻率特性的幾種圖示法,(1)極坐標(biāo)圖，幅相頻率特性（Nyquist圖） (2)對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖（Bode圖） (3)對(duì)數(shù)幅相圖（Nichols圖）,15,極坐標(biāo)圖(Polar plot)，=幅相頻率特性曲線，=幅相曲線,可用幅值,和相角,的向量表示。,變化時(shí)，向量,的幅值和相位也隨之作相應(yīng)的變化，其端點(diǎn)在復(fù)平面上移動(dòng)的軌跡稱為極坐標(biāo)圖。,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率,奈奎斯特(N.Nyquist)在1932年基于極坐標(biāo)圖闡述了反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性,奈奎斯特曲線，簡(jiǎn)稱奈