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頻率響應法--極坐標圖

作者: 時間:2012-03-17 來源:網絡 收藏
201203/20120317031739744.gif" width=16 align=absMiddle v:shapes="_x0000_i1105"> 的增大而增大,因而 隨著 的增大而單調地減小。這意味著,當 時,幅值曲線不可能有峰值出現,即不會產生諧振。當 時, 有最小值,其值為期1

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


設系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為

則其對應的對數幅頻和相頻特性分別為

因此,只要作出所含各環(huán)節(jié)的對數幅頻和相頻特性曲線,然后對它們分別進行代數相加,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)的轉折頻率由小到大依次標準在頻率軸上。注意,由于比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)沒有轉折頻率,因此可以排在最左邊。

(3)繪制開環(huán)對數幅頻曲線的漸近線。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。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,每遇到一個轉折頻率就改變一次分段直線的斜率。如遇到 環(huán)節(jié)的轉折頻率 ,當 時,分段直線斜率的變化量為 ;如遇到 環(huán)節(jié)的轉折頻率 ,當 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)對數幅頻曲線的高頻漸近線,其斜率為 ,其中n為 的零點數。

(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)的誤差曲線對相應的分段直線進行修正,就可得到實際的對數幅頻特性曲線。

(5)作相頻特性曲線。根據開環(huán)相頻特性的表達式,在低頻、中頻及高頻區(qū)域中各選擇若干個頻率進行計算,然后連成曲線。

例5-4試繪制開環(huán)系統(tǒng)的伯德圖 ...

已知一反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數為

試繪制開環(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。它的對數幅頻特性為

按上述的步驟,作出該系統(tǒng)對數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 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 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

[x0,y0,w]=bode(G);%由Bode函數獲取幅值和相角

[x,y]=bode_asymp(G,w);%得到轉折頻率

subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y);%畫幅頻曲線和漸近線

subplot(212),semilogx(w,y0(:))%現相頻曲線

圖5-28為該系統(tǒng)的伯德圖。

    • 的相位變化量為 ,系統(tǒng)b-29所示,相應的單位階躍響應如5-30。由圖可見,最小相位系統(tǒng)的

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