西安交通大学：《自动控制原理》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 控制系统的频率法分析 第七节 闭环系统性能分析

西安交通大学EEANJLAOTONAENIVEESTY第七节闭环系统性能分析利用频率特性分析系统的性能：稳定性、稳态性能、瞬态性能

1 第七节 闭环系统性能分析 利用频率特性分析系统的性能： 稳定性、稳态性能、瞬态性能

西安交通大学EE'ANILAOTONGENIVEEST1.频率尺度与时间尺度的反比关系若有两个系统的频率特性Φ,(j)和Φ2(jの)有如下关系0Φ,(jの) =Φ2(j-)α>0a则两个系统的阶跃响应有如下关系h(t) = h(ot)这个性质说明频率特性展宽多少倍，输出响应将加快多少倍。2

2 ⒈ 频率尺度与时间尺度的反比关系 若有两个系统的频率特性F1 (jw)和F2 (jw)有如下关系 F1 ( ) = F2 ( )   0  w jw j ( ) ( ) 1 2 h t = h t 则两个系统的阶跃响应有如下关系 这个性质说明频率特性展宽多少倍，输出响应将加快多少倍

西安交通大学IE'ANJLAOTONAENIVEESTYM(o)dB100-102.+2.4s.+16-20-301.4+0.6s+1-401.2-50p(o)deg+0.6s+11-6000.8-20160.640/+2.4s+160.4-600.2-80-100023456789101101121314t-120-140-1601800. 11010003

3 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 0.1 1 10 100 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 0.6 1 1 2 s + s + 2.4 16 16 2 s + s + w wdeg MwdB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0.6 1 1 2 s + s + 2.4 16 16 2 s + s +

EAN西安交通大学JIAOTONG UNIVEESITS2.频率特性与系统性能的关系①频率响应的低频区（远低于幅值穿越频率的区域），表征了闭环系统的稳态特性：频率响应的高频区（远高于幅值穿越频率的区域），表征了2）闭环系统输出响应的起始部分；频率响应的中频区（靠近幅值穿越频率的区域），表征了闭3)环系统的稳定性和瞬态性能。闭环频率特性的M、の,和のb都是中频特性开环频率特性的の、、の.和K.(L。)4

4 ⒉ 频率特性与系统性能的关系 ① 频率响应的低频区(远低于幅值穿越频率的区域)，表征了 闭环系统的稳态特性； ② 频率响应的高频区(远高于幅值穿越频率的区域)，表征了 闭环系统输出响应的起始部分； ③ 频率响应的中频区(靠近幅值穿越频率的区域)，表征了闭 环系统的稳定性和瞬态性能。 闭环频率特性的Mp、wp和wb 开环频率特性的wc、g、wg和Kg (Lg ) 都是中频特性

西安交通大学IE'ANJLAOTONAENIVEESTY一、利用频率特性分析系统的稳态性能如果通过频率特性曲线能确定系统的无差度阶数V（即积分环节的个数）和开环放大系数的话，则可求得系统的稳态误差1.利用开环频率特性分析系统的稳态性能Im（1）由极坐标图分析系I型系统0=0统的稳态性能04Re000I型系统0型系统105

5 一、利用频率特性分析系统的稳态性能 如果通过频率特性曲线能确定系统的无差度阶数 （即积分 环节的个数）和开环放大系数k的话，则可求得系统的稳态误差。  1. 利用开环频率特性分析系统的稳态性能 （1）由极坐标图分析系 统的稳态性能 w  w ∞ w ∞ w ∞ w  w =  Ⅰ型系统 型系统 Ⅱ型系统 Re Im 