波特图(Bode Plot)是电子工程和控制理论中用于分析线性非时变系统频率响应的重要工具。它通过展示传递函数的增益(幅值)和相位随频率变化的曲线,帮助工程师评估系统的稳定性。
1、波特图是什么?
波特图由两部分组成:
幅频响应曲线:显示系统增益(通常以分贝dB为单位)随频率变化的曲线。
相频响应曲线:显示系统相位(通常以度°为单位)随频率变化的曲线。
2、如何画波特图?
①确定传递函数:
首先,写出系统的传递函数H(s),其中s是复频率变量。
②分解传递函数:
将传递函数H(s)分解为若干基本环节的乘积,如极点、零点、积分器和微分器等。
③计算各环节的波特图:
对于每个基本环节,根据已知公式计算其在不同频率下的增益和相位。
例如,一个极点在s=-ω0处的环节,增益为-20dB/十倍频程斜率下降,相位为-90°。
④叠加各环节波特图:
将所有基本环节的增益和相位曲线在同一频率轴上叠加,得到系统的总波特图。
⑤绘制图形:
使用对数刻度表示频率轴(横轴),线性刻度表示增益(纵轴左侧,dB单位)和相位(纵轴右侧,°单位)。
分别绘制增益和相位随频率变化的曲线。
3、注意事项
对数刻度:频率轴采用对数刻度,以便在较宽的频率范围内展示细节。
渐近线法:对于复杂系统,常采用渐近线法近似绘制波特图,以简化计算。
转折点:注意标记波特图中的转折点(增益变化斜率改变的点),这些点通常对应于系统的极点和零点。
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