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1、闭环截止频率和开环截止频率的关系河北科技大学电气工程学院张刚1.开环截止频率和闭环截止频率的定义开环截止频率的定义开环截止频率也称为剪切频率，是开环幅频特性中，幅频特性曲线穿越OdB线的频率，记为-c。在开环截止频率0处，有幅频特性：A c 。如图1所示：L/dBi-20dB/dec；20lgK1O1, 3/S-1-40dB/dec图1系统开环截止频率的定义闭环截止频率的定义闭环截止频率也称为带宽频率，是指当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3dB时，对应的频率，记作-b。即：20lgF；j0.* 3 =20lg|j0 g 20lg 0.707 =20log 0.707 jO在闭环截止频
2、率-处，有幅频特性：A二1=0.707 G(j0)，也就是幅值下降对于高于带宽频率的信号，系统输出将呈现较大的衰减，因此，选取适当的 带宽，可以抑制高频噪声的影响。但带宽过窄又会影响系统正弦输入信号的能力， 降低瞬态响应速度，因此，设计系统时，对于频率宽度的确定必须兼顾到系统的 响应速度和抗高频干扰的要求。2.开环截止频率与闭环截止频率的关系2.1开环截止频率与闭环截止频率具有同向性开环截止频率与闭环截止频率是两个完成不同的物理量，分别用于描述开环 系统和闭环系统的幅频特性，但它们之间又存在一定的相关性， 即：开闭截止频 率与其单位负反馈的闭环截止频率是同向增大的。且具有如下关系：-b c由于
3、闭环截止频率可用来表征闭环系统瞬态响应速度，闭环截止频率b越高，其瞬态响应速度越快。既然C与b具有同向性，则可通过系统的Bode图就 可知道系统的瞬态响应速度，即剪切频率 -c越高，瞬态响应速度越快。2.2开环截止频率与闭环截止频率同向性的证明设某系统G j -的开环传递函数为：在开环截止频率-c处，有:K2 j2c即:该开环系统的单位负反馈闭环传递函数为:= G j 二K1 +G(炉)a )+K + j% )当系统为非零型系统时：门 jO = G j二 K =11+G(jO) K则：“、K1Ab )= i=&(2(叽)十02(叽)+2ab K +K2J2即：22b 广2 2 b 广 2卅叫
4、K - K2 =2K2化简，得：I2 匕 I2 f飞 K = K2要使上式成立，必有：2 比2 F ： K2也就是说，闭环截止频率对应的开环幅值要小于开环截止频率，也就是:第4页共4页第#页共4页3 开环截止频率与闭环截止频率计算举例以典型I型系统为例，计算系统的开环截止频率频率和闭环截止频率，设I型系统为:KWs=K=_T2s2 -ns22 ns这里:%:称为自然振荡角频率1 :称为阻尼比3.1系统的开环截止频率系统的开环截止频率为:c4 f，2nc2第5页共4页化简，得:+4匕22国24 n解之，得:-4傀；+；16：4co：2n则:第6页共4页第#页共4页c=灼代44 +i -2：2 y第#页共4页第#页共4页3.2系统的闭环截止频率2-nCOb2 ) +i2b2第#页共4页第#页共4页化简，得:-n2-bM +42时 2n时 b2 =2时;解之，得:第#页共4页第#页共4页2 b2-4 2，2n J-2 -4 2 2 f 4 72 b2 2 -4 28 -16 2 16 4 n -第#页共4页第#页共4页即:第#页共4页第#页共4页=n1_2 2.2_4 2 4 4第#页共4页
闭环截止频率和开环截止频率的关系
