新聞中心

        EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設(shè)計應(yīng)用 > 頻率響應(yīng)法--極坐標圖

        頻率響應(yīng)法--極坐標圖

        作者: 時間:2012-03-17 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
        法--

        如果要比較精確地計算和繪制,一般來說是比較麻煩的,為此可用頻率特性的另一種圖示法:對數(shù)坐標圖。對數(shù)坐標圖法不但計算簡單,繪圖容易,而且能直觀地表現(xiàn)開環(huán)增益、時間常數(shù)等參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響。

        一般對數(shù)坐標圖由兩部分組成:一張是對數(shù)幅頻特性圖,它的縱坐標為 ,單位是分貝,用符號dB表示。通常為了書寫方便,把 用符號 表示。另一張是相頻圖。兩張圖的縱坐標都是按線性分度,單位分別為dB和 ,橫坐標是角頻率 。

        為了更好地體現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)各頻段的特性,可對橫坐標采用 的對數(shù)坐標分度,從而形成了半對數(shù)坐標系。這對于擴展頻率特性的低頻段,壓縮高頻段十分有效。在以 分度的橫坐標上,1到10的距離等于10到100的距離,這個距離表示十倍頻程,用符號dec表示。對數(shù)幅頻特性的“斜率”一般用分貝/十倍頻(dB/dec)表示。對數(shù)坐標圖又稱伯德圖(Bode圖)。

        用伯德圖表示的頻率特性有如下的優(yōu)點:

        1)把幅頻特性的乘除運算轉(zhuǎn)變?yōu)榧訙p運算。

        2)在對系統(tǒng)作近似分析時,一般只需要畫出對數(shù)幅頻特性曲線的漸近線,從而大大簡化了圖形的繪制。

        3)用實驗方法,將測得系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的數(shù)據(jù)畫在半對數(shù)坐標紙上。根據(jù)所作出的曲線,容易估計被測系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的傳遞函數(shù)。

        在Matlab控制工具箱中,亦有專門的函數(shù)用于繪制Bode圖:Bode函數(shù)。同時為繪制開環(huán)系統(tǒng)的幅頻特性的漸近線,我們編制了畫漸近線的作圖函數(shù):Bode_asymp。有關(guān)它們的使用方法將結(jié)合例題進行說明。


        5.3.1 典型環(huán)節(jié)的伯德圖

        1.比例環(huán)節(jié)

        比例環(huán)節(jié)K的對數(shù)幅頻特性是一高度為 dB的水平線,它的相角為零度,如圖5-18所示。改變開環(huán)頻率特性表達式中K的大小,會使對數(shù)幅頻特性升高或降低一個常量,但不影響相角的大小。

        (5-37)

        圖5-18 比例環(huán)節(jié)K的對數(shù)幅頻特性

        顯然,當 時, 位于橫軸上方;當 時, 位于橫軸上;當 時, 位位于橫軸下方。

        2.一階環(huán)節(jié)

        一階環(huán)節(jié) 的對數(shù)幅頻和相頻表達式分別為

        (5-38)
        (5-39)
        其中

        時,略去式(5-38)中的1,則得 ,表示 高頻部分的漸近線是一條斜率為-20dB/dec的直線,當輸入信號的頻率每增加十倍頻程時,對應(yīng)輸出信號的幅值便下降20dB。圖5-19所示的是精確對數(shù)幅頻特性及其漸近線和精確的相頻曲線,其中T=1,Matlab命令如下:

        G=tf(1,[1,1]);

        [x0,y0,w]=bode(g),[x,y]=bode_asymp(g,w);

        subplot(211),semilogx(w,20*log10(x0(:)),x,y)

        subplot(212),semilogx(w,y0(:))

        不難看出,兩條漸近線相交點的頻率 ,這個頻率稱為轉(zhuǎn)折頻率,又名轉(zhuǎn)角頻率。如果 環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性能用其兩條漸近線似表示,則使作圖大為簡化。問題是,這種近似表示所產(chǎn)生的誤差有多大?

        圖5-19 一階慣性環(huán)節(jié)頻率特性

        由圖5-19可見,最大的幅值誤差產(chǎn)生在轉(zhuǎn)折頻率 處,它近似等于-3dB-22a和5 -22b。如果傳遞函數(shù)中含有 個積分環(huán)節(jié),即 ,則它的對數(shù)幅頻和相頻表達式可分別寫成


        上一頁 1 2 3 4 5 下一頁

        關(guān)鍵詞: 頻率響應(yīng) 極坐標圖

        評論


        相關(guān)推薦

        技術(shù)專區(qū)

        主站蜘蛛池模板: 罗甸县| 景泰县| 临漳县| 尼玛县| 罗平县| 老河口市| 宝坻区| 梁平县| 吉木乃县| 晋江市| 榆中县| 湟源县| 留坝县| 突泉县| 常州市| 广平县| 双城市| 西贡区| 叙永县| 通城县| 林口县| 高邮市| 曲沃县| 毕节市| 扬中市| 读书| 安多县| 阳谷县| 藁城市| 儋州市| 万安县| 长白| 安庆市| 新竹市| 嘉善县| 西充县| 金塔县| 金山区| 长泰县| 滕州市| 淮北市|