news 2026/1/22 3:12:59

【自动控制】自动控制原理中,如何用伯德图判定系统的性能?

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张小明

前端开发工程师

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【自动控制】自动控制原理中,如何用伯德图判定系统的性能?

目录

自动控制原理中,如何用伯德图判定系统的性能?

1. 核心判定要素:三个关键频率与三个核心指标

2. 具体分析与判定方法

a. 判定稳定性(首要任务)

b. 判定平稳性(阻尼程度/超调量)

c. 判定快速性(响应速度)

d. 判定稳态精度

e. 判定抗干扰与鲁棒性

3. 性能判定的典型流程(看图说话)

总结与图示关联


自动控制原理中,如何用伯德图判定系统的性能?

在自动控制原理中,伯德图(Bode Plot) 是分析和判定系统性能(特别是频域性能)的强有力工具。

它由幅频特性曲线相频特性曲线组成,分别描述系统对不同频率正弦输入的增益(放大/衰减)和相位偏移。

伯德图不能直接读出时域指标(如超调量、调节时间),但可以通过频域特征间接、有效地判定和预测系统的稳定性、快速性和平稳性等核心性能。

以下是利用伯德图判定系统性能的关键步骤和对应关系:

1. 核心判定要素:三个关键频率与三个核心指标

伯德图的分析主要围绕以下要素展开,它们架起了频域与时域性能之间的桥梁。

频域特征(从伯德图读取)对应的时域/鲁棒性性能在伯德图中的体现
相位裕度 (γ)平稳性/阻尼程度(超调量)幅值穿越频率 ωc 处,相位曲线距 -180° 线的差值。
幅值穿越频率 (ωc)快速性/响应速度(调节时间)幅频曲线穿越 0 dB 线所对应的频率。
低频段增益稳态精度(稳态误差)幅频曲线在频率趋于 0 (ω→0) 时的高度。
幅值裕度 (Kg/h)相对稳定性/抗高频干扰相位穿越频率 ωg 处,幅值曲线距 0 dB 线的负值(dB)。
高频段衰减抗高频噪声能力幅频曲线在高频段 (ω→∞) 的斜率。

2. 具体分析与判定方法

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