典型環(huán)節(jié)的Bode圖

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)頻率特性專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目的：掌握開(kāi)環(huán)Bode圖的繪制 根據(jù)Bode圖確定最小相位系統(tǒng)的傳遞函數(shù)重點(diǎn)：開(kāi)環(huán)Bode圖的繪制、根據(jù)Bode圖確定最小相位系統(tǒng)的傳遞函數(shù)1 開(kāi)環(huán)伯德圖手工作圖的一般步驟： 1）將開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)表示為時(shí)間常數(shù)表達(dá)形式，計(jì)算各個(gè)典型環(huán)節(jié)的交接頻率2）求20lgK的值，并明確積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù) 3）通過(guò)（1,20lgK）繪制斜率為-20vdB/dec低頻段4）隨著頻率增加，每遇到一個(gè)典型環(huán)節(jié)的交接頻率，就改變一次斜率 最小相位系統(tǒng)定義： 遞函數(shù)的零點(diǎn)、極點(diǎn)全部位于S 左半平面，同時(shí)又無(wú)純滯后環(huán)節(jié)的系統(tǒng)稱(chēng)為最小相位系統(tǒng)。否則就是非最小相位系

2、統(tǒng)。對(duì)數(shù)幅頻特性與相頻特性之間存在確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于一個(gè)最小相位系統(tǒng)，我們?nèi)糁懒似浞l特性，它的相頻特性也就唯一地確定了。也就是說(shuō)：只要知道其幅頻特性，就能寫(xiě)出此最小相位系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)，而無(wú)需再畫(huà)出相頻特性。非最小相位系統(tǒng)高頻時(shí)相角遲后大，起動(dòng)性能差，響應(yīng)緩慢。對(duì)響應(yīng)要求快的系統(tǒng)，不宜采用非最小相位元件。2 典型環(huán)節(jié)的伯德圖繪制曲線在MATLAB中實(shí)現(xiàn)，利用下述的程序段：num=b2 b1 b0;den=1 a2 a1 a0;H=tf(num,den);bode(H)margin(H)hold on2.1 比例環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：程序段：num=0 1

3、0; den=0 1; H=tf(num,den);bode(H)margin(H) hold on結(jié)論：放大環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性是一條幅值為20lgK分貝，且平行于橫軸的直線，相頻特性是一條和橫軸重合的直線。 K>1時(shí)，20lgK>0dB；K<1時(shí)，20lgK<0dB。 2.2 慣性環(huán)節(jié)（低通濾波特性）傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：繪制的Bode圖程序段：num=0 1; den=0.1 1;H=tf(num,den);bode(H)margin(H)hold on結(jié)論：慣性環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻特性可以用在 處相交于0分貝的兩條漸近直線來(lái)近似表示：當(dāng)時(shí)，是一

4、條0分貝的直線； 當(dāng)時(shí)，是一條斜率為-20dB/dec的直線。 慣性環(huán)節(jié)具有低通特性，對(duì)低頻輸入能精確地復(fù)現(xiàn)，而對(duì)高頻輸入要衰減，且產(chǎn)生相位遲后。因此，它只能復(fù)現(xiàn)定?；蚓徛兓男盘?hào)。 2.3 積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：在同一坐標(biāo)中繪制、和的Bode圖num1=0 1;den1=1 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold onnum1=0 1;den1=0.1 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold onnum1=0 1;den1=0.01 1;H1=tf(num1,den1)

5、;bode(H1)margin(H1)hold on藍(lán)色的線為：，紅色的線為：紫色的線為：結(jié)論：積分環(huán)節(jié)的對(duì)數(shù)幅頻曲線是一條經(jīng)過(guò)橫軸上=1這一點(diǎn)，且斜率為-20的直線；相頻與無(wú)關(guān)，值為-90°且平行于橫軸的直線，2.4 微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：在同一坐標(biāo)中繪制、和的Bode圖num1=1 0;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=0.1 0;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold onnum1=0.01 0;den1=0

6、 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold on藍(lán)色的線為：，紅色的線為：,紫色的線為：結(jié)論：微分環(huán)節(jié)是積分環(huán)節(jié)的倒數(shù)，它們的曲線斜率和相位移也正好相差一個(gè)負(fù)號(hào)。2.5 一階比例微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性： 在同一坐標(biāo)系中，繪制，和的Bode圖。num1=1 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=0.1 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold onnum1=0.01 1;den1=0

7、1;H1=tf(num1,den1);bode(H1)margin(H1)hold on2.6 二階比例微分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：繪制的Bode圖。1）取，則2）取，則3）取，則4）取，則5）取，則在同一個(gè)標(biāo)系中繪制以上曲線num1=1 1.414 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold on num1=1 2 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=1 0.4 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bod

8、e(H1) margin(H1)hold onnum1=1 1 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=1 0.2 1;den1=0 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold on二階微分環(huán)節(jié)Bode2.7 振蕩環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)：令則：頻率特性：對(duì)數(shù)幅頻特性：對(duì)數(shù)相頻特性：繪制的Bode圖。1）1）取，則2）取，則3）取，則4）取，則5）取，則在同一個(gè)標(biāo)系中繪制以上曲線num1=0 1;den1=1 1.414 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margi

9、n(H1)hold on num1=0 1;den1=1 2 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=0 1;den1=1 0.4 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=0 1;den1=1 1 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold onnum1=0 1;den1=1 0.2 1;H1=tf(num1,den1);bode(H1) margin(H1)hold on3 對(duì)控制系統(tǒng)的一般要求開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性的一般要求或者說(shuō)怎樣的Bode圖才算是比較理想的頻率特性？（1