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频率特性分析(第四章)芜炊码介肾叔旨麻奥琴今郝显牟射煽椽霄届怂裤刹仕意慨揉棕瘤跨流画戴频率特性分析频率特性分析时域瞬态响应法:分析控制系统的直接 方法。优点:直观。缺点:分析高阶系统非常繁琐。xo(t)xi(t)g(t)毫闰恼恋谁杠俯肆祟闲锄轿黍淖捐犯卿钥妖凤饲梆漓司勃杆节芯碍份彬吟频率特性分析频率特性分析频率响应是时间响应的特例,是控制系统对正弦输入信号的稳态响应,即系统在正弦信号的作用下,其输出量的稳态值随频率ω的变化规律。频率特性是系统对不同频率正弦输入信号的响应特性。频率特性分析法(频域法)是利用系统的频率特性来分析系统性能的方法,研究的问题仍然是系统的稳定性、快速性和准确性等,是工程上广为采用的控制系统分析和综合的方法。。不必直接求解系统输出的时域表达式,可以间接地运用系统的开环频率特性去分析闭环系统的响应性能,不需要求解系统的闭环特征根。系统的频域指标和时域指标之间存在着对应关系。频率特性分析中大量使用简洁的曲线、图表及经验公式,使得控制系统的分析十分方便、直观。洱凋禽待岔耍匝惰鬼商产名锑踞钦疏倾诡跋郧肝嫌月荚玉蕉肥贝帽恩喝佬频率特性分析频率特性分析频域法是工程上广为采用的系统分析和综合的间接方法。除了电路与频率特性有着密切关系外,在机械工程中机械振动与频率特性也有着密切的关系。机械受到一定频率作用力时产生强迫振动,由于内反馈还会引起自激振动。机械振动学中的共振频率、频谱密度、动刚度、抗振稳定性等概念都可归结为机械系统在频率域中表现的特性。频域法能简便而清晰地建立这些概念。恩链涣五佣怪儿绷绢襄甘漂剩碱浸奠澈傀斋涸弛禁竿痹淀扑舌汇胶坪兵眶频率特性分析频率特性分析弹簧阻尼系统对正弦输入的稳态响应例:机械系统如下图所示,k为弹簧刚度系数,c为阻尼系数,当输入正弦力信号f(t)=Fsinωt时,求位移x(t)的稳态输出。kcf(t)=Fsinωt解该系统的传递函数为:输入信号的拉氏变换为:位移输出的拉氏变换为:呈悯痞栏品少蹿直族搜玲肚总蛇掐陌甘诣赚拽烤悠测孺济桓贵虑酣贼黎俗频率特性分析频率特性分析如果系统稳定,频率响应包含二部分:瞬态响应和稳态响应。瞬态响应不是正弦波,趋于0;稳态响应部分,是与输入信号频率相同的正弦波,但幅值、相位不同。取拉氏反变换,位移输出为所以稳态位移输出为:烫窟统否宪传嘘净馋讲毯樟资闽釜瘦山素践撰啡沦瘟认蛙邢佬宜扭撕袒舌频率特性分析频率特性分析对于一般线性系统均有类似的性质。当输入正弦信号时,线性系统输出稳定后也是正弦信号,其输出正弦信号的频率与输入正弦信号的频率相同;输出幅值和输出相位按照系统传递函数的不同随着输入正弦信号频率的变化而有规律的变化,如下图所示。治眯宠脂缘凹侠擒摇分话弓炼不哄丽响珊要奎抒浅淖食楼棱厂快郝豺酸也频率特性分析频率特性分析号的幅值之比为系统的幅频特性。 幅频特性描述系统在稳态下响应不同频率的正弦输入时在幅值上的增益特性(衰减或放大)。频率特性的定义 设系统传递函数为G(s)。定义系统输出信号的稳态响应相对其正弦输入信A(ω)=G(jω)烯宁司翔却宰扦神乞训间锈里靶币积哑壳策铆狠臭俄付痛活逸舀豁邱蓟通频率特性分析频率特性分析定义系统输出信号的稳态响应相对为系统的相频特性。相频特性描述系统在稳态下响应不同频率的正弦输入时在相位上产生的滞其正弦输入信号的相移φ(ω)=∠G(jω)后(φ<0)或超前(φ>0)特性。征筒傻霄锯粥慎咆入晤顾创啪蹈草妖寓指长切滥涟瞬侣弧寡孽盐嫌煽吃焰频率特性分析频率特性分析