线性系统在正弦信号正弦函数作用下的稳态输出,其稳态输出是什么?

若系统的输入信号为正弦函数,则系统的稳态输出是()

A、相同频率的正弦函数

B、不同频率的正弦函数

C、不能确定是什么样的函数

第 五 章 频 率 特 性 分 析 方 法 本章主偠内容: 5.1 频率特性及其图示法 一阶线性系统 经拉氏反变换有: ∴ 稳态输出仍是一个正弦信号,输出幅值和相位发生了变化角频率ω没变。 推广到一般,得出以下结论: 5.1.1.2 物理意义 对输出波形从物理意义上进行分析。 5.1.1.3 频率特性的获取 (1)、已知系统传递函数求频率特性 以一阶環节为例, 推广到一般的情况 经拉氏反变换,有: 可用模和相角表示 代入yss: 关于频率特性的总结: (2)、实验测定频率特性 *5.1.2 频率特性的极唑标图 5.1.2.1 极坐标图 (2)、极坐标图的获得 5.1.2.2 一些典型环节的极坐标图 证明: (2)放大环节 (4)积分环节与微分环节 (5)一阶加纯滞后环节 (6)二阶慣性(滞后)环节 分析: 谐振峰值 Mr: 临界参数: (7)三阶惯性环节 (8)比例积分(PI)环节 (9)比例积分微分(PID)环节 绘制概略极坐标图的方法如下: 常见极坐标图有三种形式(没有零点): 2、1型系统(λ=1,有一个积分环节) 例: * 5.1.3 典型环节的对数坐标(Bode)图 (2) (3) 幅频特性的纵唑标 5.1.3.2 对数坐标图的特点 5.1.3.3 典型环节的对数坐标图 ??? 改变增益对相频特性没有影响,幅频特性只需上下平移 当K增加10倍,分贝增加20 (2)一阶慣性(滞后)环节 画法: b)渐近线法 l? 在转折频率处,幅频特性的误差最大其误差值: 讨论: 4)时间常数T的影响: (3)纯积分环节 若传递函数中有2个积分器串联, (4)纯滞后环节 (5)理想比例积分环节(Kc=1) 讨论: (6)理想比例微分环节(Kc=1) 讨论: (7)理想PID环节(Td<TiKc=1) 横坐标:ω *(8)二阶惯性(滞后)环节: 1)逐点计算作图 2)渐近线法作图 K和ωn的影响 : 3)二阶特性讨论 求谐振频率ωr 和谐振幅值Mm : 可计算谐振幅值Mm : 总结: 5.1.3.4 几个对称系统 对称系统的特点: (2) 比较 幅频特性相同。 5.1.3.5 绘制一般系统的对数坐标图的步骤 6) 绘制各典型环节频率特性的渐近线 例5-1 : 注意:畫频率特性所用的传递函数形式(标准形式)与画根轨迹(零极点形式)时不同。 按步骤: 例5-2: 低频段: 高频段: 是斜率为20db/dec的直线 相频特性: 90° 0.1 1 10 ∠G 0° 45° 0.1 1 10 20 0 ﹣20 a) 在低频段,微分不起作用 b) 在高频段,微分起作用使幅值增加,相角超前 c) Td变化,则起作用的频段变化 转折 频率左移,曲线左移起作用的频段增加,微分 作用增强Td↓,曲线右移起作用的频段减小, 微分作用减弱 相当于比例积分环节,转折频率在 漸近线: 相当于比例微分环节转折频率在 渐近线: ﹣90° 90° 0.1 1 10 ∠G 0° 低频段,近似于比例积分特性相角滞后, 高频段近似于比例微分特性,相角超前 Bode图如下: 0.1 1 10 20 0 ﹣20 低频段积分起作用,高频段微分起作用 相角:低频段滞后,高频段超前 作业:5-3 (1) (2) 思考:互为倒数的传递函数、對称虚轴的传递函数频率特性的差别。如: (5-37) 以 为横坐标ζ为参变量。取不同ζ值,算出: 当ζ≤0.707ω接近ωn时,出现谐振。 0 20 40 ﹣20 ﹣40 ﹣60 0.1 1 10 0 ﹣45 ﹣90 ﹣135 ﹣180 低频段: 高频段: 当 时,即 时 时,即 时 两条渐近线交于 点,ωn称为转折频率 每变化10倍频程,幅频特性下降-40db是一条斜率为-40db/dec的直线。 0.1 1 10 40 0 ﹣40 在高频段: 渐进线与实际曲线的误差与ξ值有关, ξ 越小, 误差越大; 谐振频率: ξ→0ωr → ωn; 谐振峰值:ξ→0,Mr →∞; ξ> 0.707没有谐振現象;

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