《频域极坐标图》PPT课件.ppt

频率特性的三种图示法频率特性的三种图示法1、极坐标 图 Nyquist图（又叫奈奎斯特图、简 称奈氏图或幅相频率特性）。2、对数坐标图Bode图（又叫伯德图，简称伯氏图）3、复合坐标图Nichocls图（又叫尼柯尔斯图，简称 尼氏图）；一般常用于闭环系统的 频率特性分析。62 典型环节的极坐标图典型环节的极坐标图162 典型环节的极坐标图典型环节的极坐标图一、典型环节的极坐标图一、典型环节的极坐标图 1.1.放大环节放大环节 G(j)=K=U+jV =放大环节是复平面实轴上的一个点，它到原点的距离为K。22.2.微分环节微分环节 G(j)=j =微分环节是一条与虚轴正段相重合的直线。33.3.积分环节积分环节 G(j)=由于 =-90是常数。而随增大而减小。因此，积分环节是一条与虚轴负段相重合的直线。44.4.惯性环节惯性环节我们取三个特殊点，显然我们取三个特殊点，显然不难看出，随着频率不难看出，随着频率=0变化，惯性环节的幅值逐步衰变化，惯性环节的幅值逐步衰减，最终趋于减，最终趋于0。相位移的绝对值越来越大，但最终不会大于。相位移的绝对值越来越大，但最终不会大于90，其极坐标图为一个半圆。，其极坐标图为一个半圆。5设:G(j)=U+jV,极坐标图为一个半圆可证明如下：实频特性实频特性 虚频特性虚频特性 将它们之比 代入实频特性表达式经化简、配方得到:上式为圆方程，圆心为 ，半径为 。6 5.振荡环节振荡环节 显然，当=0，和=时，7极坐标相位从0到 180变化，频率特性与虚轴交点处的频率是无阻尼自然振荡频率n，越小，对应的幅值越大。说明频率特性与、均有关。当小到一定程度时，将会出现峰值，这个值称为谐振峰值Mr，对应频率称为谐振频率r。8 6.一阶微分环节一阶微分环节 G(j)=1+jT 当从零变化到无穷时，相频从0变化到+90，其幅相频率特性是通过（1，0）点，且平行于正虚轴的一条直线。97.二阶微分环节二阶微分环节 随着的增加，G(j)的虚部是正的单调增加，而实部则由1开始单调递减。108.延迟环节延迟环节 延迟环节的幅频特性是与无关的常量，其值为1。而相频特性则与成线性变化。故其极坐标图是一个单位图。11二、二、二、二、开环系统开环系统开环系统开环系统的幅相频率特性的幅相频率特性的幅相频率特性的幅相频率特性 绘制系统开环频率特性的极坐标图，则需把系统所包含的各个环节对应频率的幅值相乘，相角相加。例：例：求如下传递函数的极坐标图。解：解：G(j)可写为：12其幅值与相角分别为：由于幅值是从1开始单调减小，相角也是单调减小，所以该传递函数的极坐标图是一条螺旋线 13设系统的开环传递函数为 系统的型号系统的型号:一种依据系统开环传递函数中积分环节的多少来对系统进行分类的方法 0 0 型系统型系统（N=0）I I 型系统型系统（N=1）3 .II 型系统型系统（N=2）14极坐标图的形状与系统的型号有关，一般情况如下（注意起始点）：15注意终止点：16 增加n个有限负实极点极点后，=0时，GH的奈氏的曲线顺时针转n/217 增加n个有限负实零点零点后，=0时，GH的奈氏的曲线逆时针转n/218结论结论：0 0 型系统型系统（N=0）：极坐标图起始于正实轴上的有限点，终止于原点。I I 型系统型系统（N=1）：由于存在一个积分环节，所以低频时，极坐标图是一条渐近于和虚轴平行的直线。当=时，幅值为零，曲线收敛于原点并且与某坐标轴相切。3 II 型系统型系统（N=2）：低频处，极坐标图是一条渐近于负实轴的直线。在=处幅值为零，且曲线相切于某坐标轴。19