自动控制原理第五章线性系统的频域分析法.ppt

第五章线性系统的频域分析法频域分析法的由来:工程技术上常采用傅里叶分析法来分析线性系统(《信号与系统》)。因为任何周期函数都可以展开为含有许多正弦分量或者余弦分量的傅里叶级数;而任何非周期函数都可表示为傅里叶积分,从而可将一个时间域的函数变换为频率域的函数。在我们研究输入为非正弦函数的线性系统时,应用傅里叶级数和傅里叶变换的这个性质,可以通过研究对各种频率正弦波的响应特性来了解系统对非正弦输入的响应特性。自动控制系统的频域分析法就是建立在这个基础上的。参见《信号与系统》控制系统的频率特性反映正弦信号作用下系统响应的性能,是系统的一种数学模型。应用频率特性来研究线性系统的经典方法称为频域分析法。频域分析法具有以下特点:,并可用多种形式的曲线来表示,因而系统分析和控制器设计可以应用图解法进行。。频域性能指标和时域性能指标之间有相应的对应关系。。。频域分析法的基本介绍时域分析法与频域分析法比较:时域分析法是分析控制系统的直接方法,比较直观、精确。当往往需要求解复杂的微分方程。频域分析法是一种图解分析法。它依据系统的又一种数学模型——频率特性,利用频域指标和时域指标之间的对应关系,间接地揭示系统的暂态特性和稳态特性,简单迅速地判断某些环节或者参数对系统的暂态特性和稳态特性的影响,并能指明改进系统的方向。也是一种工程上常用的方法。复域分析法(根轨迹法),根轨迹法与时域分析法联系较为紧密。本章内容5-1频率特性(数学模型)5-2典型环节与开环系统的频率特性(系统建模)5-3频率域稳定判据(稳定性问题)5-4Matlab在频率响应法中的应用5-5稳定欲度(相对稳定性问题)5-6闭环系统的频率特性5-7频域响应和时域响应之间的关系5-8控制系统频域设计频域分析法与时域分析法是截然不同的两种分析和设计系统的方法,但是本质是统一的。教材这一章写的??5-(这种数学模型是怎样的?)(这种数学模型怎样表示?),引出频率特性的基本概念。那么该性质是否具有一般性,即能否推广到一般的n阶线性定常系统中?其中,如果该结论成立,我们知道,控制系统中的信号均可以表示为不同频率正弦信号的合成。那么我们将各种不同频率的输入正弦信号对应该线性系统的响应情况都求出来,那么任何一种控制信号对系统的响应就可以通过叠加相应的正弦信号响应而得到。(《信号与系统》傅里叶变换。)这也是频率分析法的根本思想所在。该结论成立的意义:附录A傅里叶变换和拉普拉斯变换P630那么该性质是否具有一般性,即能否推广到一般的n阶线性定常系统中?其中,证明:对于一般的n阶线性定常系统中,若输入,则输出的稳态值为