频域法分析典型II型系统动态性能和稳态性能.doc

邢台学院物理系

《自动控制理论》
课程设计报告书

设计题目:频域法分析典型=2\*ROMAN\*MERGEFORMATII系统的动态性能和稳性能
专业:自动化
班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:

2013年4月7日
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邢台学院物理系课程设计任务书
专业：自动化
学生姓名学号课程名称自动控制理论设计题目频域法分析典型II型系统动态性能和稳态性能设计目的、主要内容（参数、方法）及要求
1、熟练掌握系统稳定性的判定
2、利用频域特性法分析系统稳定性
3、认真完成课程设计

工作量两周进度安排3至4周，3月17日至19日准备资料，3月20日至29日编写，3月30日至31日制图。主要参考资料1、谢红卫.现代控制系统.高等教育出版社，2007
2、胡寿松.自动控制原理.科学出版社，2007
3、黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社，,2007
4、黄坚.自动控制原理及其应用.

指导教师签字系主任签字
年月日

摘要
频率特性法是经典控制理论中对系统进行分析与综合的又一重要方法。与时域分析法和根轨迹法不同。频率特性法不是根据系统的闭环极点和零点来分析系统的时域性能指标，而是根据系统对正弦信号的稳态响应，即系统的频率特性来分析系统的频域性能指标。它内容丰富，包含了很多实用的方法对系统稳定性进行判断，不用计算出具体的系统的传递函数。
因此，从某种意义上讲，频率特性法与时域分析法和根轨迹法有着本质的不同。
频率特性虽然是系统对正弦信号的稳态响应，但它不仅能反映系统的稳态性能，而且可以用来研究系统的稳定性和动态性能。
关键词：随动系统串联校正相角裕度幅值裕度超调量调节时间

目录
TOC\o"1-2"\h\uHYPERLINK\l_Toc11931-1、频率特性的基本概念 PAGEREF_Toc11934
HYPERLINK\l_Toc243781-2、获取系统频率特性的途径和表示方法 PAGEREF_Toc243785
HYPERLINK\l_Toc311901、获取频率特性的途径 PAGEREF_Toc311905
HYPERLINK\l_Toc53192、系统频率特性的表示方法 PAGEREF_Toc53196
HYPERLINK\l_Toc16871-3、频域稳定判据 PAGEREF_Toc16877
HYPERLINK\l_Toc82991、奈奎斯特稳定性判据 PAGEREF_Toc82997
HYPERLINK\l_Toc80832、伯德图 PAGEREF_Toc80837
HYPERLINK\l_Toc114863、相位裕量与幅值裕量 PAGEREF_Toc114868
HYPERLINK\l_Toc211571-4、典型系统的分析 PAGEREF_Toc211578
HYPERLINK\l_Toc282961、Ⅱ型系统的开环奈氏曲线 PAGEREF_Toc282968
HYPERLINK\l_Toc206472、设控制系统的开环传递函数为 PAGEREF_Toc206479
HYPERLINK\l_Toc12456总结体会 PAGEREF_Toc1245611
参考文献

1-1、频率特性的基本概念
讨论线性定常系统（包括开环、闭环系统）在正弦输入信号作用下的稳态输出。设图所示的线性定常系统的传递函数为:
其输入信号为：
则输入信号的拉氏变换为：
系统的传递函数通常可写成：
所以：
对上式进行反变换得到系统输出：
G(jw)是一个复数，用模和幅角表可示为:

称为系统的频率特性，它反映了正在输入信号作用下，系统的稳态响应与输入信号的关系。
其中：
称为系统的幅频特性，它反映了在不同频率正弦信号信号作用下，输出稳态幅值与输入信号幅值的比值，即信号的放大（或衰减）特性。

称为系统的相频特性，它反映系统在不同信号下的作用，输出信号相对输入信号的相移。系统的幅频特性与相频特性统称为频率特性。
1-2、获取系统频率特性的途径和表示方法
1、获取频率特性的途径
1、解析法：当已知系统的传递函数时，用代入传递函数可得到系统的频率特性G(jω)。因此，频率特性是特定情况下的传递函数。它和传递函数一样，反映了系统的内在联系。这种通过传递函数确定频率特性的方法是求取频率特性的。
2、实验法：当系统已经建立，尚不知道其内部结构或传递函数时，在系统的输入端输入一正弦信号X(t)=XSin（ωt），测出