《自动控制原理》第六版的第五章主要讲解了线性系统的频域分析法，这是控制系统理论中的重要组成部分。频域分析法是通过分析系统在不同频率输入信号下的响应来理解和评估系统性能的方法。本章主要关注的是开环系统的典型环节及其特性。
1. **比例环节**：比例环节是最简单的控制环节，其传递函数为K/s，其中K是比例常数。比例环节的幅频特性是常数值，相频特性为零，这意味着输出信号与输入信号成比例，且无相位延迟。
2. **惯性环节**：惯性环节的传递函数为1/(Ts+1)，T是时间常数。其幅频特性呈线性上升，相频特性为负的线性函数，表示随着频率增加，相位滞后增加。
3. **一阶微分环节**：一阶微分环节的传递函数为Ts/s(Ts+1)，T为时间常数。它的幅频特性在低频段逐渐下降，相频特性为正的线性函数，表示随着频率增加，相位超前增加。
4. **振荡环节**：振荡环节的传递函数通常为1/(1+Tsω)，其中ω是角频率。其幅频特性在特定频率（共振频率ωn）达到最大，相频特性在该频率附近有显著的相位变化。
5. **二阶微分环节**：二阶微分环节的传递函数为1/(s^2 + 2ζωn s + ωn^2)，ζ是阻尼比，ωn是自然频率。幅频特性呈现峰值，对应于无阻尼自然频率，相频特性由过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况决定。
6. **积分环节**：积分环节的传递函数为1/s，其作用是消除稳态误差。幅频特性为常数，相频特性为-90度，表示输入信号的90度相位滞后。
7. **微分环节**：微分环节的传递函数为s/T，T是时间常数。幅频特性在低频段下降快，相频特性为90度，表示输入信号的90度相位超前。
8. **延迟环节**：延迟环节引入了信号传输的时延τ，其传递函数通常表示为e^(-sτ)。时延会导致系统动态性能下降，甚至可能引起不稳定。
9. **开环传递函数的典型环节分解**：实际系统可以被看作是这些典型环节的串联组合。通过识别和分离出这些基本环节，可以更方便地分析系统的频率特性。
10. **系统开环幅频特性和相频特性**：这些特性描述了系统对不同频率输入的响应幅度和相位变化，是评估系统稳定性和性能的重要指标。
11. **系统开环对数幅频特性**：通过取对数得到的幅频特性，可以直观地看出系统增益的变化趋势，并用于确定系统的稳定裕度和截止频率。
12. **根轨迹法**：在第五章的其他部分，还介绍了根轨迹法，这是一种通过分析闭环系统特征方程的根随开环增益变化的轨迹来研究系统稳定性的方法。比例环节、惯性环节、一阶微分环节、振荡环节等典型环节在根轨迹图中具有特定的表现形式。
第五章的《自动控制原理》深入探讨了线性系统的频域分析，涵盖了各种基本环节的特性以及如何利用这些特性来理解和设计控制系统。通过理解这些基本概念，工程师能够更好地预测和优化系统的动态行为。
VIP享7折，此内容立减5.97元 
评论0
最新资源