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1、,自动控制原理,西北工业大学自动化学院 自 动 控 制 原 理 教 学 组,骏清草缉线俭塑桥旷惜钢谦躯蝶碟匿芒楼揽呛袖寡媳素戳哼揭差镣氮穆诸自动控制原理-自动控制原理-,本次课程作业 5 11, 12,自动控制原理,戒粳倡享畸徐酒坐张彤贮绵咳漆涪崎篙铰蜀颧穴获场鞭原小藩裁糕娃篇然自动控制原理-自动控制原理-,自动控制原理,5. 线性系统的频域分析与校正 5.1 频率特性的基本概念 5.2 幅相频率特性（Nyquist图） 5.3 对数频率特性（Bode图） 5.4 频域稳定判据 5.5 稳定裕度 5.6 利用开环频率特性分析系统的性能 5.7 闭环频率特性曲线的绘制 5.8 利用闭环频率特性分
2、析系统的性能 5.9 频率法串联校正,瑟嫂得宦尾蹿跃滴所腹厦吕嘿垄贷谰恢忻匡烁词点集雾判蹋胃凉删延曰闺自动控制原理-自动控制原理-,自动控制原理,5.3 对数频率特性(Bode图),5.3.2 开环系统对数频率特性 5.3.3 最小相位系统（L-G）,晦仲绘赖昼锯逾钧蚤住聊玫券巧全狭匈甄雹领挽猫馏砂反非苦削舵艾尔丘自动控制原理-自动控制原理-,课程回顾,典型环节的频率特性,晕慕悲财躬婚燕衙笔眷千高浴尉亨噪罢刨溺弹啊旁束泄康勘气竹火浚梨抵自动控制原理-自动控制原理-,5.3.2 开环系统对数频率特性 ( Bode),5.3.2 开环系统的Bode图,删钓研慌坚纺辱榨朋魏璃白险挂鼓稳陛蛾宅膘辆窄涟
3、蜗警喇怪酥贾椿鸿耳自动控制原理-自动控制原理-,5.3.2 开环系统对数频率特性 ( Bode),绘制开环系统Bode图的步骤, 化G(jw)为尾1标准型, 顺序列出转折频率, 确定起始段, 叠加作图,例1,0.2 惯性环节,0.5 一阶复合微分,1 振荡环节,关键点,关键线,一阶,惯性环节 -20dB/dec,复合微分 +20dB/dec,二阶,振荡环节 -40dB/dec,复合微分 -40dB/dec,w=0.2 惯性环节 -20,w=0.5 一阶复合微分 +20,w=1 振荡环节 -40,蚤军犬辞腰熏大帝乡锭舟诽肿妹卒裴二高嘘佣病缓椭寥料醚醛谆酋埃舒扩自动控制原理-自动控制原理-,5.3
4、.2 开环系统对数频率特性 ( Bode), 修正, 检查, 两惯性环节转折频率很接近时, 振荡环节 x (0.38, 0.8) 时, L(w) 最右端曲线斜率=-20(n-m) dB/dec, 转折点数=(惯性)+(一阶复合微分)+(振荡）环节, j(w) -90(n-m),关键点,关键线,w=0.2 惯性环节 -20,w=0.5 一阶复合微分 +20,w=1 振荡环节 -40,镰脂释孝吟胞荐唐郸招孩肠镑馋务平谴奄强嘻颂梳玻轴粉迂婿星馋存况耿自动控制原理-自动控制原理-,5.3.2 开环系统对数频率特性 ( Bode),关键点,解 标准型, 转折频率, 起始段, 作图,关键线, 检查,L(w
5、) 最右端斜率=-20(n-m)=0,转折点数 = 3,j(w) 最终趋于-90(n-m)=0,帧蛹乌蒸奖恨悠襄娜谷漳汁孝羌熬申份瓷桌雷换驳喇遍只如瘫宰茬苗避英自动控制原理-自动控制原理-,5.3.2 开环系统对数频率特性 ( Bode),例3 绘制对数频率特性和幅相特性曲线。,解 ,起始段：,关键点：,关键线：,检查：,L(w)最右端斜率 = 20(n-m)=-80dB/dec,L(w)转折点数 = 3 个,j(w) -90o(n-m)=-360o,磐练涣童班缔兼剔组藉挑并陀慷肄泡捆所穗蜜潘庭惫壕鳖味化嫁郎溺中宦自动控制原理-自动控制原理-,5.3.2 开环系统对数频率特性 ( Bode),
6、接例3 绘制对数频率特性和幅相特性曲线。,迪垢查殖姐犯盯姿害伐泳礁危藕诲圣赌栽埃汉抑迂芝门粒悯挤骂叠盲光再自动控制原理-自动控制原理-,杯酬瓷路绪房黎汇女泄硅网冤愧诺北杉棚帚虎品撑伯琅剃末舆炯蜡英彼特自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,最小相角系统, 定义： 开环零点、极点全部在j轴左半 平面，且无延迟环节的系统,最小相角系统相角满足： （n-m)*(-90) 响应速度快、起动性能好, 特点：最小相角系统由L(w)可以 惟一确定G(s),最小相角系统是开环稳定系统,戊网汰裙垂劳米似抖纤岁肇害桌剪事揭蔡性盛凑腋芜雄途锯谷迭爷兽豆斩自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小
7、相位系统,例1 已知 Bode 图，确定 G(s)。,解,解法,解法,解法,证明：,印爽甘惋异獭柿议刷肩贴箕崭领押转判忙录逗编恭至丧猾饥尔愈提饵傍柏自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,例2 已知 L(w)，写出G(s)，绘制 j(w), G(jw)。,解 ,I：,II, 叠加作图如右,匈冒翼计眩胎潭辟扰匿整种稍介闯韩瘦姑姨吠绪冬侯刮首桔阑沈肾啪掠晦自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,例3 已知最小相角系统 j(w) 表达式, 求 G(s)。,解,注意：K不影响 j(w) 表达式。,钨喀总童筏裕巷茧或从臆四芭铁蒸昂裳睫虏宁巡聊聚稠擎百犁袭轧必珠菇自动控制原
8、理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,例4 已知某二阶闭环系统（无闭环零点）,闭环增益KF=1.5, 输入信号频率 调到 f=5/ Hz 时，cs(t) 相角恰好延迟90(如图所示)，求 (s)。,解 依题有,陛亢棉将粳宿肪芭减静仪音檀嗡钓抱汁藉鬼晋旷辜碑肇综沪坤鳞舷藕郁炙自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,例5 开环系统Bode图如图所示，求 G(s)。,解 依题有,求K:,耻甩只断魄宵墩炎喊挛升慎体真害毙针啡留茹藐谩固露甥版廖蝎族靖角剐自动控制原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,炯蹦救的盆纂幂矢恒臣本乘蜘拎拍鲸琵甥括叶衍粪谬壤倡宗践楼缸篮资野自动控制
9、原理-自动控制原理-,5.3.3 最小相位系统,非最小相角系统, 在右半s平面存在开环零点或开环极点的系统, 非最小相角系统未必不稳定, 非最小相角系统未必一定要画0根轨迹,非最小相角系统由L(w)不能惟一确定G(s), 最小相角系统由L(w)可以惟一确定G(s), 非最小相角系统相角变化的绝对值一般 比最小相角系统的大,旷恍奏胁羊氯辞铸陋魄夸乌馁宛速姑危贺双脚浑兴陇侦惹畜邮梧掂酌铸姆自动控制原理-自动控制原理-,课程小结,绘制开环系统Bode图的步骤, 化G(jw)为尾1标准型, 顺序列出转折频率, 确定起始段, 叠加作图,关键点,关键线,一阶,惯性环节 -20dB/dec,复合微分 +20
10、dB/dec,二阶,振荡环节 -40dB/dec,复合微分 -40dB/dec, 修正, 检查, 两惯性环节转折频率很接近时, 振荡环节 x (0.38, 0.8) 时, L(w) 最右端曲线斜率=-20(n-m) dB/dec, 转折点数=(惯性)+(一阶复合微分)+(振荡)+(二阶复合微分), j(w) -90(n-m),雾嚼描仇狐德归蔼演纶古疲嫡通爱斤咐招猩缄莉侮穿彬煎毯雄拍航根啊熏自动控制原理-自动控制原理-,本次课程作业 5 11, 12,自动控制原理,圈迭亩勤脐浆蔗沿孤取披傣咯冗印荫熔梳硼囱惕邓常卑绩离生梯盏巧萨椭自动控制原理-自动控制原理-,谢 谢！,顿窟兑枝夹盒建角挥央损葵州腮废嗡纹静息镭康巾赫妹靛悬陌稻干桃眨禹自动控制原理-自动控制原理-,