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wordpress建企业网站_成人函授大专报名官网_东莞seo广告宣传_网站长尾关键词排名软件

2025/1/8 7:08:20 来源:https://blog.csdn.net/weixin_38342580/article/details/136008111  浏览:    关键词:wordpress建企业网站_成人函授大专报名官网_东莞seo广告宣传_网站长尾关键词排名软件
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Bode曲线与Nyquist曲线的关系

Nyquist稳定性主要看Nyquist曲线绕(-1,j0)点的圈数N,与开环传递函数极点P是否相等。若相等Z=0则系统稳定,若不相等Z>0则系统不稳定。

Bode图中,L(w)=20lg(|G(jw)|),当|G(jw)|=1时,L(w)=0;过(-1,j0)点时,\angle G(jw)=-180°。

若包围(-1,j0)点,则需要看的是:L(w)>0,相角是否穿越-180°。

对数稳定判据

P-Z=N

N=(N+-N-)/2

N+:相位角度增加方向穿越-180°次数;

N-:相位角度减少方向穿越-180°次数。

当相角贴着-180°时,N+/N-=1/2,N+贴在-180°上方,N-贴在-180°下方。

若Z = 0,系统稳定,若Z>0,系统不稳定。

系统稳定程度研究

分析域稳定边界稳定程度
时域虚轴阻尼比\xi\xi=0临界稳定,\xi越大越稳定
频域(-1,j0)点

到(-1,j0)点的距离,距离越远越稳定

稳定裕度

稳定裕度的定义与意义

表征闭环传递函数的稳定程度,直接表征了系统动态性能指标超调量、调节时间等的好坏。

截止频率w_c:|G(jw_c)|=1,此时对应的相角裕度\gamma\gamma =180°^{\circ}+\angle G(jw_c)

相角交界频率w_g:\angle G(jw_g)=-180{^{\circ}°},所对应的幅值裕度(开环模的倒数)h:h=\frac{1}{|G(jw_g)|}

稳定裕度的计算

假设传递函数为G(s)=\frac{100}{s(s+2)(s+10)},则幅值裕度和相角裕度可通过MATLAB绘制Nyquist曲线和Bode图得到,其代码实现如下:

sys=tf(100,conv([conv([1 0],[1 2])],[1 10]));
nyquist(sys);
v = [-1.5 0 -1.5 0.5];%限值坐标轴,全绘制出来,坐标轴过大,不好观察
axis(v);
margin(sys)
[h,gama,wg,wc]=margin(sys)
hdb = 20*log10(h)
wchz= wc/(2*pi)
wghz = wg/(2*pi)

Nyquist曲线:

Bode图:

从绿色框线中可以得到:幅值裕度为GM=7.6dB,转化为数值 h = 10^{(7.6/20)}=2.398,即幅值最大取2.398 ,则相角交界频率为:wg=4.47rad/s,转化为Hz,则为wg=4.47/(2*pi) = 0.7114Hz;

相角裕度:\gamma=19.9°,截止频率w_c=2.8rad/s = 2.8/()2*pi)=0.4456Hz

由MATLAB程序也可求解得到:

一般要求:相角裕度>40°,幅值裕度>2(6DB)

相角裕度物理意义:系统在相角(时间延时)上距离临界稳定,还存在的储备量。

幅值裕度物理意义:系统在幅值(开环增益K)上距离临界稳定,还存在的储备量。

开环对数幅频特性分析系统性能

三频段理论

假设开环传递函数的对数频域特性曲线L(w)如图所示:

截止频率前后,中频段;第一个转折频率前,低频段;最后一个转折频率前,高频段。

1.L(w)低频段渐近线与闭环系统稳态误差e_{ss}的关系

低频段决定系统型别,决定闭环系统稳态误差。

G_0(s)=\frac{K}{s^v}-->\left\{\begin{matrix} 20lg|G_0|=20lgK-v\cdot20lgw & \\ \angle G_0 = - v \cdot 90^{\circ}& \end{matrix}\right.

低频段型越高,bode图斜率越高、陡,则e_{ss}越小。

2.L(w)中频段特性与系统动态性能\sigma \%,t_s的关系

一般地,(\omega_c<\omega<10\omega_c)可以认为是中频段。

-20dB/dec 相角归宿-90°

-40dB/dec 相角归宿-180°

-60dB/dec 相角归宿-270°

-80dB/dec 相角归宿-360°;

斜率决定归宿,范围决定归宿的程度。相角最大的地方,是看谁的斜率最大且管辖范围宽。

以-20dB/dec 穿过0dB线,能达到比较好的闭环系统动态性能。

典型二阶欠阻尼系统

开环传递函数为:G(s)=\frac{w_n^2}{s(s+2\xi w_n)}

相角裕度:\gamma =arctan\frac{2\xi}{\sqrt{\sqrt{4\xi^4+1}-2\xi^2}},只和阻尼比有关,超调量\sigma\% = e^{-\pi\xi/ \sqrt{1-\xi^2}},也只和阻尼比相关,当系统相角裕度确定时,则系统的超调量也确定了

查图法求解得到超调量,已知相角裕度,找到对应的阻尼比,进而得到系统超调量。

3.L(w)高频段特性与闭环系统抗干扰能力

Bode表征的是开环传递函数高频段的抗干扰能力,但同时也说明了闭环传递函数高频段的抗干扰能力。

高频段下降速度越快越好。

>10\omega _c可认为是高频段。

通常,G(j\omega)<<1\rightarrow \phi(j\omega)=\frac{G(j\omega)}{1+G(j\omega)}\approx G(j\omega),因此在高频段,可以用开环频率特性直接表征闭环频率特性。

bode图上表现为截止频率\omega_c以后,bode图中幅值曲线斜率越大,越陡,抗干扰能力越强。

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