频率呼应法是经过体系的开环频率特性和闭环频率特性的一些特征量间接地表征体系瞬态呼应的功能,因此这些特征量又被称为频域功能指标。常用的频域功能指标包含:开环频率特中的相位裕量、增益裕量;闭环频率特中的谐振峰值、频带宽度和谐振频率等。在时域剖析中,操控办理体系包含静态功能指标和动态功能指标。尽管这些频域功能指标没有时域功能指标那样直观,但关于二阶体系而言,它们与时域功能指标间有着确认的对应联络;在高阶体系中,只需存在一对闭环主导极点,则它们也有着近似的对应联络。
关于开环频率特性低频段与闭环体系静态功能的联络咱们在5.3.4中已作了剖析,此处咱们侧重研讨二阶体系的相位裕量
为纵坐标,制作于同一张图上,如图5-60所示。这样,依据给定的相位裕量
在频率特性中是一个很特别的重要参数,它不只影响体系的相位裕量,还影响动态进程的调整时刻
因为开环和闭环频率特性间有着确认的联络,因此可以终究靠开环频率特性求取体系的闭环频率特性。关于单位反馈体系,其闭环传递函数为
关于非单位反馈体系,如图5-62a,则可先将其等效为如图5-62b的体系,然后按上法先求图5-62b中单位反馈体系的频率特性
用这种方法逐点制作闭环频率特性曲线,在工程上,常用等M圆、等N圆和Nicoles图线来表明闭环体系的频率特性,并用用图解法去制作。显着这是既繁琐又费时刻的作业。现在这些作业可由计算机软件完成,例如在Matlab中就有专门的制作等M圆、等N圆和Nicoles图线的函数,然后大幅度的提升了绘图的功率和精度。本节咱们不对闭环频率特性的制作方法来进行研讨,仅对闭环频率特性与时刻功能指标间的联络作些剖析。
图5-64b两体系的单位阶跃呼应曲线a为上述两体系的闭环对数幅频特性曲线(图中虚线为其渐近线)。由图可见,体系I的带宽为
,即体系I的带宽是体系Ⅱ带宽的三倍。图5-64b表明了两体系的阶跃呼应曲线。显着,体系I较体系Ⅱ具有较快的阶跃呼应,而且前者盯梢阶跃输入的功能也显着优于后者。
需求指出,宽的带宽尽管能进步体系呼应的速度,但也不能过大,否则会下降体系过滤高频噪声的才能。因此在规划体系时,关于频带宽度的确认有必要统筹体系的呼应速度和抗高频搅扰的要求,采纳一种折衷的计划。
关于二阶体系,其时域呼应与频域呼应之间有着确认的对应联络。规范二阶体系对应的闭环频率特性为
必定也是大的;反之亦然。为了使体系具有十分杰出的相对稳定性,在规划体系时,一般取
关于高阶体系,体系的频率呼应与时域呼应间的对应联络可经过经历公式联络,也经过傅氏积分,即,