设系统的传递函数为则该系统的( )。
设系统的传递函数为则该系统的()。
A 、增益,阻尼比,无阻尼自然频率
B 、
C 、
D 、
参考答案
【正确答案:A】
故增益为:K=2/3,与标准二阶系统特征方程相比:,得
典型环节的频率特性
频率特性的基本概念给系统输入一个正弦信号为xr(t)=Xrm sinωt式中 Xrm——正弦输入信号的振幅;ω——正弦输入信号的频率。当系统的运动达到稳态后,比较输出量的稳态分量和输入波形时就可以发现,稳态输出的频率与输入频率相同,但输出量的振幅及相位都与输入量不同。可以把系统的稳态输出量写成式中的A(ω)和(ω)分别为复变函数G(jω)的模和幅角。A(ω)—— G(jω)的模,它等于稳态输出量与输入量的振幅比,叫做幅频特性;φ(ω)—— G(jω)的幅角,它等于稳态输出量与输入量的相位差,叫做相频特性。例:电路的输出电压和输入电压的复数比为频率特性的求取方法频率特性一般可以通过如下三种方法得到:
1.根据已知系统的微分方程,把输入以正弦函数代入,求其稳态解,取输出稳态分量和输入正弦的复数之比即得;
2.根据传递函数来求取;
3.通过实验测得。线性系统xr(t)、xc(t)分别为系统的输入和输出,G(s)为系统的传递函数。输入用正弦函数表示xr(t)=Asinωt设系统传递函数为 (重要结论:对正弦输入而言系统的频率特性可直接由G(jω)=Xc(jω)/Xr(jω)求得。只要把线性系统传递函数G(s)中的算子s换成jω,就可以得到系统的频率特性G(jω)。即 频率特性的表示方法1. 幅相频率特性设系统(或环节)的传递函数为令s=jω,则其频率特性为其中,P()为G(j)的实部,称为实频特性;Q()为G(j)的虚部,称为虚频特性。 式中,A()为频率特性的模,即幅频特性,;()为频率特性的幅角或相位移,即相频特性,。
2.对数频率特性对数频率特性是将频率特性表示在对数坐标中。对数频率特性曲线又称为伯德(Bode)图,它包括对数幅频和对数相频两条曲线。对式两边取对数,得 这就是对数频率特性的表达式。通常不考虑0.434这个系数,而只用相位移本身。在实际应用中,频率特性幅值的对数值常用分贝(dB,decibel)表示,其关系式为横坐标为频率,但按lg刻度。因此频率每变化十倍,横坐标轴上就变化一个单位长度,称为“十倍频程”。对数相频特性的纵坐标表示相位移,是线性刻度,单位是“度”。横坐标与幅频特性的横坐标相同。对数频率特性的坐标如图所示。
传递函数的性质
传递函数是指零初始条件下线性系统响应(即输出)量的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)量的拉普拉斯变换之比。记作G(s)=Y(s)/U(s),其中Y(s)、U(s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。传递函数是描述线性系统动态特性的基本数学工具之一,经典控制理论的主要研究方法——频率响应法和根轨迹法——都是建立在传递函数的基础之上。传递函数是研究经典控制理论的主要工具之一。把具有线性特性的对象的输入与输出间的关系,用一个函数(输出波形的拉普拉斯变换与输入波形的拉普拉斯变换之比)来表示的,称为传递函数。原是控制工程学的用语,在生理学上往往用来表述心脏、呼吸器官、瞳孔等的特性。系统的传递函数与描述其运动规律的微分方程是对应的。可根据组成系统各单元的传递函数和它们之间的联结关系导出整体系统的传递函数,并用它分析系统的动态特性、稳定性,或根据给定要求综合控制系统,设计满意的控制器。以传递函数为工具分析和综合控制系统的方法称为频域法。它不但是经典控制理论的基础,而且在以时域方法为基础的现代控制理论发展过程中,也不断发展形成了多变量频域控制理论,成为研究多变量控制系统的有力工具。传递函数中的复变量s在实部为零、虚部为角频率时就是频率响应。传递函数也是《积分变换》里的概念。对复参数s,函数f(t)*e^(-st)在(-∞,+∞)的积分,称为函数f(t)的(双边)拉普拉斯变换,简称拉氏变换(如果是在[0,+∞)内积分,则称为单边拉普拉斯变换,记作F(s),这是个复变函数。设一个系统的输入函数为x(t),输出函数为y(t),则y(t)的拉氏变换Y(s)与x(t)的拉氏变换X(s)的商:W(s)=Y(s)/X(s)称为这个系统的传递函数。传递函数是由系统的本质特性确定的,与输入量无关。知道传递函数以后,就可以由输入量求输出量,或者根据需要的输出量确定输入量了。传递函数的概念在自动控制理论里有重要应用。传递函数概念的适用范围限于线性常微分方程系统.当然在这类系统的分析和设计中,传递函数方法的应用是很广泛的。下面是有关传递函数的一些重要说明(下列各项说明中涉及的均为线性常微分方程描述的系统):
1. 系统的传递函数是一种数学模型,它表示联系输出变量与输入变量的微分方程的一种运算方法;
2. 传递函数是系统本身的一种属性,它与输入量或驱动函数的大小和性质无关;
3. 传递函数包含联系输入量与输出量所必需的单位,但是它不提供有关系统物理结构的任何信息(许多物理上完全不同的系统,可以具有相同的传递函数,称之为相似系统);
4. 如果系统的传递函数已知,则可以针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应,以便掌握系统的性质;
5. 如果不知道系统的传递函数,则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法,确定系统的传递函数.系统的传递函数一旦被确定,就能对系统的动态特性进行充分描述,它不同于对系统的物理描述;
6. 用传递函数表示的常用连续系统有两种比较常用的数学模型。
1、传递函数是一种数学模型,与系统的微分方程相对应。
2、是系统本身的一种属性,与输入量的大小和性质无关。
3、只适用于线性定常系统。
4、传递函数是单变量系统描述,外部描述。
5、传递函数是在零初始条件下定义的,不能反映在非零初始条件下系统的运动情况。
6、一般为复变量 S 的有理分式,即 n ≧ m。且所有的系数均为实数。
7、如果传递函数已知,则可针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应。
8、如果传递函数未知,则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法,确定系统的传递函数。
9、传递函数与脉冲响应函数一一对应,脉冲响应函数是指系统在单位脉冲输入量作用下的输出。
设控制系统的开环传递函数为G(s)=K/S(S+2)(S+4)试绘制该系统的根轨迹并求出
首先根据开环传递函数G(S)画出G(s)H(s)闭合曲线,找正穿越的次数N+和负穿越的次数N-。R为s平面闭合曲线shu包围原点圈数,R=2(N+—N-)。题目已经给定开环传递函数为G(s)=2/((2s+1)(8s+1)),绘制该系统的开环幅相曲线。
假设系统单输入R(s)、单输出C(s),前向通道传递函数G1(s)G2(s),反馈为负反馈H(s):那么“人为”地断开系统的主反馈通路,将前向通道传递函数与反馈通路传递函数相乘,即得系统的开环传递函数。
扩展资料:
开环系统(如滤波器)的输出与输入之比与频率的函数关系,即系统的频率域特性。常用其振幅频率特性和相位频率特性(函数)表示。传递函数表达了系统的本身特性而与输入量无关。
假设系统单输入R(s)、单输出C(s),前向通道传递函数G1(s)G2(s),反馈(反向通道)为负反馈H(s):那么“人为”断开系统的主反馈通路,将前向通道传递函数与反馈通路传递函数相乘,即得系统的开环传递函数。
参考资料来源:百度百科-开环传递函数
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