二阶振荡环节的谐振频率_自动控制系统时域分析十三:对数频率特性
一:對數(shù)頻率特性曲線(波德圖-Bode圖)
Bode圖由對數(shù)幅頻特性和對數(shù)相頻特性兩條曲線組成。⒈波德圖坐標(biāo)(橫坐標(biāo)是頻率,縱坐標(biāo)是幅值和相角)的分度:
1)橫坐標(biāo)分度(稱為頻率軸):它是以頻率w的對數(shù)值logw進(jìn)行線性分度的。但為了便于觀察仍標(biāo)以w的值,因此對w而言是非線性刻度。w每變化十倍,橫坐標(biāo)變化一個(gè)單位長度,稱為十倍頻程(或十倍頻),用dec表示。類似地,頻率w的數(shù)值變化一倍,橫坐標(biāo)就變化0.301單位長度,稱為“倍頻程”,用oct表示。如下圖所示:
2)縱坐標(biāo)分度:對數(shù)幅頻特性曲線的縱坐標(biāo)以L(w)=20logA(w)表示。其單位為分貝(dB)。直接將20logA(w)值標(biāo)注在縱坐標(biāo)上。
相頻特性曲線的縱坐標(biāo)以度或弧度為單位進(jìn)行線性分度。一般將幅頻特性和相頻特性畫在一張圖上,使用同一個(gè)橫坐標(biāo)(頻率軸)。當(dāng)幅制特性值用分貝值表示時(shí),通常將它稱為增益。幅值和增益的關(guān)系為:增益=20log(幅值)二:典型Bode圖
1. 比例環(huán)節(jié)?G(s)=K
G(jw)=K幅頻特性:A(w)=K;相頻特性:ψ(w)=02. 積分環(huán)節(jié) G(s)=K/s
3. 慣性環(huán)節(jié)
4. 振蕩環(huán)節(jié)
相頻特性:對A(w)求導(dǎo)并令等于零,可解得A(w)的極值對應(yīng)的頻率wp:
該頻率稱為諧振峰值頻率,可見當(dāng)ζ=0.707時(shí),wp=0。
當(dāng)ζ>0.707時(shí),無諧振峰值
當(dāng)ζ<0.707時(shí),有諧振峰值:
因此在轉(zhuǎn)折頻率附近的漸近線依不同阻尼系數(shù)與實(shí)際曲線可能有很大的誤差。
下一節(jié)將繼續(xù)介紹對數(shù)頻率特性的微分環(huán)節(jié)以及延遲環(huán)節(jié)。總結(jié)
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