开环与闭环传递函数波特图的意义

注：本文默认读者都是控制类专业。

先复习一下奈氏曲线和奈氏判据，以及波特图。

下面进入今天的主题：开环与闭环传递函数波特图的意义

分为如下三个部分

开环波特图的意义
闭环波特图的意义
为什么大多研究开环波特图

开环与闭环传递函数

一个典型的控制系统可分为如下几个部分

控制器传递函数：C(s)C(s)C(s)
广义被控对象传递函数：G(s)G(s)G(s)
反馈回路传递函数：H(s)H(s)H(s)

开环和闭环传递函数定义如下

闭环传递函数：C(s)G(s)1+C(s)G(s)H(s)\frac{C(s)G(s)}{1+C(s)G(s)H(s)}1+C(s)G(s)H(s)C(s)G(s)
开环传递函数：C(s)G(s)H(s)C(s)G(s)H(s)C(s)G(s)H(s)

开环波特图提供的信息?

开环伯德图能提供的信息：

开环频率响应，进而可以通过图解法求得闭环频率响应（向量图/等M圆图/等N圆图）；
稳定性特性——幅值裕度、相位裕度；
开环伯德图的形状也表征了闭环系统的响应特性；

闭环波特图提供的信息?

闭环伯德图提供的主要信息有：

幅值峰值MpM_pMp
峰值频率ωp\omega_pωp
系统带宽ωBW\omega_{BW}ωBW

这些频率信息都能和时域响应指标对应起来

为什么大多研究开环伯德图？

可以通过开环伯德图较方便地获取系统稳定性信息，通过回路整形（Loop shaping）调整开环伯德图的形状以达到期望的控制性能；
闭环伯德图直观展示整个系统输入输出响应特性，也能与时域响应紧密联系，适用于设计结果验证，不适合用于分析控制回路在整个系统中的作用；
某些系统开环频域响应数据更容易获取；
开环伯德图更适用于控制器设计，因为开环回路就是控制器所需要调整和处理的回路。

结论：开环波特图因其直接体现出控制器对系统性能的影响而便于设计，闭环因其直接展现出最终结果而便于分析

Q&A

Q：为什么不根据控制性能指标与闭环传递函数直接反推控制器传递函数，而要经过一个开环传递函数？

A：当然可以这样做，但是有时候我们需要的是控制系统性能随控制器变化而变化的过程，这在闭环传递函数中不是那么直观

reference

开环或者闭环波特图的意义

开环与闭环传递函数波特图的意义相关推荐

传递函数波特图的画法和理解（2）
传递函数波特图的理解(2) 在传递函数波特图的画法和理解(1)的博文中有低频时开环传递函数幅值越大,指令跟踪效果越好,增益越大,系统稳态误差越小: 中频段,决定了系统的稳定性和动态性能,对应着截止频 ...
传递函数波特图的画法和理解
传递函数波特图的画法和理解传递函数波特图定义如何根据传递函数画波特图相角裕度的理解传递函数波特图的理解传递函数波特图定义首先波特图是描述系统频率和增益或者相角关系的坐标图,横坐标一般是ω( ...
传递函数波特图的画法和理解（1）
传递函数波特图的画法和理解传递函数波特图定义如何根据传递函数画波特图相角裕度的理解传递函数波特图的理解传递函数波特图定义波特图是描述系统频率和增益或者相角关系的坐标图,横坐标一般是ω(ra ...
番茄的随笔7：从PI和PR的传递函数波特图分析参数的影响
1. 概述本文从PI和PR算法的传递函数波特图出发,分析两种控制方法的特性和参数设置. 2. PI算法 PID算法即比例积分微分控制算法,其传递函数为: 实际应用时,PID算法可以只采用一个或两个环 ...
开关电源基础09：传递函数和波特图
说在开头:关于自然常数e 我们在之前聊到过,毕达哥拉斯学派的弟子希伯索斯发现了无理数(无限不循环小数,不能用分数表示),并为此付出了生命的代价,同时为我们打开了无理数的大门(史称"第一次数学 ...
Matlab延时环节的波特图,延迟环节的传递函数全面介绍
描述惯性环节与延迟环节的区别: 惯性环节从输入开始时刻就已有输出,仅由于惯性,输出要滞后一段时间才接近所要求的输出值: 延迟环节从输入开始后在0 ~ τ时间内没有输出,但t =τ之后,输出完全等于输 ...
MATLAB绘制开环单位阶跃响应,利用matlab由开环传递函数求闭环传递函数并求其单位冲击和阶跃响应...
利用matlab由开环传递函数求闭环传递函数并求其单位冲击和阶跃响应利用matlab 由开环传递函数求闭环传递函数并求其单位冲击和阶跃响应例:设有一个系统的开环传递函数如下函数,并绘制输出阶跃响应 ...
matlab波特图带延迟的传递函数,matlab实现波特图
用matlab实现传递函数的波特图波特图是线性非时变系统的传递函数对频率的半对数坐标图,其横轴频率以对数尺度(log scale)表示,利用波特图可以看出系统的频率响应.波特图一般是由二张图组合而成 ...
根据传递函数仿真模拟滤波器的波特图(持续更新中)
场景传递函数代码已知多项式系数 ϕ(s)=13s3+4s2+65s4+3s3+16s2+s+7\phi(s)=\frac{13 s^{3}+4 s^{2}+6}{5 s^{4}+3 s^{3}+ ...

开环与闭环传递函数波特图的意义

开环与闭环传递函数波特图的意义相关推荐

最新文章

热门文章