頻率響應(yīng)法--極坐標(biāo)圖
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圖5-27 時滯系統(tǒng)的相頻特性 |
5.3.2 開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖
設(shè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為
![]() |
則其對應(yīng)的對數(shù)幅頻和相頻特性分別為
![]() |
因此,只要作出所含各環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻和相頻特性曲線,然后對它們分別進(jìn)行代數(shù)相加,就能求得開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖。
一般繪制開環(huán)系統(tǒng)伯德圖的步驟如下:
(1)寫出開環(huán)頻率特性的表達(dá)式,將其寫成典型環(huán)節(jié)相乘的形式。
(2)將所含各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率由小到大依次標(biāo)準(zhǔn)在頻率軸上。注意,由于比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)沒有轉(zhuǎn)折頻率,因此可以排在最左邊。
(3)繪制開環(huán)對數(shù)幅頻曲線的漸近線。漸近線由若干條分段直線所組成,其低頻段的斜率為 ,其中
為積分環(huán)節(jié)數(shù)。在
處,
。以低頻段作為分段直線的起始段,從它開始,沿著頻率增大的方向,每遇到一個轉(zhuǎn)折頻率就改變一次分段直線的斜率。如遇到
環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率
,當(dāng)
時,分段直線斜率的變化量為
;如遇到
環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)折頻率
,當(dāng)
時,分段直線斜率的變化量為
,其它環(huán)節(jié)用類似的方法處理。分段直線最后一段是開環(huán)對數(shù)幅頻曲線的高頻漸近線,其斜率為
,其中n為
的零點數(shù)。
(4)作出以分段直線表示的漸近線后,如果需要,再按照前述的各典型環(huán)節(jié)的誤差曲線對相應(yīng)的分段直線進(jìn)行修正,就可得到實際的對數(shù)幅頻特性曲線。
(5)作相頻特性曲線。根據(jù)開環(huán)相頻特性的表達(dá)式,在低頻、中頻及高頻區(qū)域中各選擇若干個頻率進(jìn)行計算,然后連成曲線。
例5-4試?yán)L制開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖 ...
已知一反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為
![]() |
試?yán)L制開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖。
解 系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性為
![]() |
由此可知,該系統(tǒng)是由比例、積分、微分和慣性環(huán)節(jié)所組成。它的對數(shù)幅頻特性為
![]() |
按上述的步驟,作出該系統(tǒng)對數(shù)幅頻特性曲線的漸近線,其特點為
1)由于 ,因而漸近線低頻段的斜率為
。在
處,其高度為
。
2)當(dāng) 時,由于慣性環(huán)節(jié)對信號幅值的衰減任用,使分段直線的斜率由
變?yōu)?
。同理,當(dāng)
時,由于微分環(huán)節(jié)對信號幅值的提升任用,使分段直線的斜率上升
,即由
變?yōu)?
。
系統(tǒng)的相頻特性按式: 進(jìn)行計算。
上述作圖過程同樣可使用如下的Matlab語句繪制Bode圖方法。
%ex5_4
function ex5_4
G=tf(10*[0.1,1],conv([1,0],[0.5,1]));%得到傳遞函數(shù)
[x0,y0,w]=bode(G);%由Bode函數(shù)獲取幅值和相角
[x,y]=bode_asymp(G,w);%得到轉(zhuǎn)折頻率
subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y);%畫幅頻曲線和漸近線
subplot(212),semilogx(w,y0(:))%現(xiàn)相頻曲線
圖5-28為該系統(tǒng)的伯德圖。
的相位變化量為 ![]() 關(guān)鍵詞:
頻率響應(yīng)
極坐標(biāo)圖
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