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相角裕度怎么求

相角裕度是控制系統設計中的一箇重要指標,用於評估系統的穩定性。它定義爲系統在相角方面距離離開臨界穩定狀態還擁有的儲備量。相角裕度的計算可以通過以下步驟進行:

確定截止頻率:首先,找到系統開環頻率響應的截止頻率 ωc(ω_cωc​),這是幅值滿足條件 A(ωc)=1。

計算相角差:在截止頻率 ωc 處,計算系統開環頻率響應的相角 ∠G(jωc)(∠G(jω_c)∠G(jωc​))。

計算相角裕度:相角裕度 γ(γ)γ 可以通過以下公式計算:γ=180°+∠G(jωc)(γ=180°+∠G(jω_c)γ=180°+∠G(jωc​))。

穩定性判斷:如果相角裕度 γ>0(γ>0γ>0),則系統穩定;如果 γ=0(γ=0γ=0),則系統臨界穩定;如果 γ<0(γ<0γ<0),則系統不穩定。

除了直接計算方法,還可以使用極座標圖法伯德圖法來直觀地計算相角裕度。在極座標圖中,系統的開環頻率特性與負實軸的夾角即爲相角裕度;在伯德圖中,通過觀察相頻特性與-180度線的相對位置來計算相角裕度。

例如,如果在截止頻率處,系統輸出信號的相角是-150°,那麼相角裕度就是30°。