在复平面[ ]上表示 的幅值 和相角 随频率 的改变而变化的关系图,这种图形称为频率特性的极坐标图,又称为 图。图中矢量 的长度为其幅值 ,与正实轴的夹角为其复角 ,当频率 从零变化到无穷大时,矢量 在复平面上移动所描绘出的矢端轨迹就是系统频率特性的 图。 本文来自www.eadianqi.com
一)绘制频率特性 图的步骤 本文来自www.eadianqi.com
1.在系统传递函数中令 ,写出系统频率特性 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
2.写出系统的幅频特性 、相频特性 、实频特性 、虚频特性 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
3.令 ,求出 时的 、 、 、 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
4.若频率特性矢端轨迹与实轴、虚轴存在交点,求出这些交点。令 ,求出 ,然后代入 的表达式即求得矢端轨迹与虚轴的交点;令 ,求出 ,然后代入 的表达式即求得矢端轨迹与实轴的交点。 本文来自www.eadianqi.com
5.对于二阶振荡环节(或二阶系统)还要求 时的 、 、 、 。若此环节(或系统)的阻尼比 ,则还要计算谐振频率 、谐振峰值 及 时的 、 。其中,谐振频率 、谐振峰值 可由下式得到: 本文来自www.eadianqi.com
; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
6.在 的范围内再取若干点分别求 、 、 、 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
7.令 ,求出 时的 、 、 、 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
8.在复平面 中,标明实轴、原点、虚轴和复平面名称 。在此坐标系中,分别描出以上所求各点,并按 增大的方向将上述各点联成一条曲线,在该曲线旁标出 增大的方向。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
二)典型环节频率特性的Nyquist图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
典型环节频率特性的 图如表1所示。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
三)Nyquist图的一般形状 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
设系统的频率特性为:

则系统频率特性 图具有以下规律:
1.当 时:
对 型系统, 。
当 时, ; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
当 时, 。
2.当 时,对 型系统, , 。
3.当 包含振荡环节时,不改变上述结论。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
4.当 包含导前环节时,由于相位非单调下降, 曲线将发生弯曲。
因此,从频率特性的 图中,可以识别系统的型次及其传递函数分母与分子的最高阶次之差 。这对于辨别系统的类型很有益处。但是,需要说明的是,若系统传递函数中,存在位于s平面右半平面的极点或者传递函数前有负号,上述结论是不正确的。
表1列出了一些常见的 图。
自动控制网www.eadianqi.com版权所有
表1常见的 图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
自动控制网www.eadianqi.com版权所有
本文来自www.eadianqi.com
本文来自www.eadianqi.com
|