稳定裕和稳定性能 动态性能分析.pptx

会计学1稳定裕和稳定性能稳定裕和稳定性能 动态性能分析动态性能分析项 目内 容教 学 目 的掌握幅值裕度和相角裕度的概念，明确幅值裕度和相角裕度对系统性能的影响。教 学 重 点幅值裕度和相角裕度的概念。教 学 难 点讲授技巧及注意事项注重图形和公式推导的结合。5-3 稳定裕度稳定裕度幅值裕度和相角裕度对系统性能的影响。第1页/共28页控制系统的稳定与否是绝对稳定性的概念，稳定系统的稳定程度是相对稳定性(稳定裕度)的概念，一般说来，G(jw w)H(jw w)越接近于(-1，j0)点，系统的相对稳定性越差。下面以典型三阶系统为例进行说明。第2页/共28页K=8K=6第3页/共28页K=4K=1第4页/共28页K=0.5由以上可以看出：极坐标图离开（-1，j0）点的远近程度是系统的相对稳定性的一种度量，这种度量常用相角裕量（度）和幅值裕量（度）来描述。第5页/共28页系统的开环幅相曲线如图：a点：一一一一.稳定裕度的定义稳定裕度的定义稳定裕度的定义稳定裕度的定义a-110jwwc为截止频率，定义相角裕度s b1/hb点：wx为交界频率，定义幅值裕度稳定裕度包括相角裕度和幅值裕度两个概念第6页/共28页最小相位系统临界稳定时G(jw)曲线过(-1,j0)点，该点：-110jw临界稳定临界稳定临界稳定临界稳定相角裕度的含义：保持系统稳定的前提下，开环频率特性的相角允许增加的滞后角度。幅值裕度的含义：保持系统稳定的前提下，开环频率特性的幅值允许增加到的倍数。s 二.稳定裕度和系统稳定性的关系第7页/共28页稳定系统ba-1101/h不稳定系统ba-1101/hjws jws 对于Z=0，P=0的最小相位系统，如果要稳定，须使奈氏曲线在GH平面内围绕（-1，j0）的圈数为0。第8页/共28页ba-110j1/h仅用相角裕量或幅值裕量都不能较全面地描述系统的相对稳定性。上图两个系统的暂态响应都是很差的，系统的相对稳定性也很差。通常相角裕量g取300600，幅值裕量h2【即A(wx)bode(feedback(g,1)第22页/共28页已知单位反馈系统开环传函如下，绘制闭环系统的频率特性图：g=zpk(,0,-20,-10,2340)bode(feedback(g,1)第23页/共28页第24页/共28页二、闭环系统的频域性能指标1、带宽频率闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时，对应的频率称为带宽频率wb。频率范围(0,wb)称为系统的带宽。第25页/共28页2、谐振峰值闭环幅频特性的最大值20lgMr所对应的Mr值。(Mr=1/|sin|）3、谐振频率与谐振峰值相对应的频率称为谐振频率wr。(r=c)第26页/共28页二阶闭环系统的频域性能指标和时域性能指标存在一一对应的关系。高阶系统不存在这种关系。三、闭环系统频域性能指标和时域性能指标之间的关系第27页/共28页