① 简述利用频域法进行分析的一些特点
频域分析法
用时域分析法分析和研究系统的动态特性和稳态误差最为直观和准确,但是,用解析方法求解高阶系统的时域响应往往十分困难.此外,由于高阶系统的结构和参数与系统动态性能之间没有明确的函数关系,因此不易看出系统参数变化对系统动态性能的影响.当系统的动态性能不能满足生产上要求的性能指标时,很难提出改善系统性能的途径.
频域分析法是研究控制系统的一种经典方法,是在频域内应用图解分析法评价系统性能的一种工程方法.频率特性可以由微分方程或传递函数求得,还可以用实验方法测定.频域分析法不必直接求解系统的微分方程,而是间接地揭示系统的时域性能,它能方便的显示出系统参数对系统性能的影响,并可以进一步指明如何设计校正.
② 32. 在经典控制理论中,以频域分析为主,请问频域分析有什么优越性
频域分析可以在不知道电路参数的情况下加一w测得幅频特性,从而利用nyquist曲线分析其稳定性。
第二个问题我就不知道了
③ 频域分析方法有哪些
频域分析法用时域分析法分析和研究系统的动态特性和稳态误差最为直观和准确,但是,用解析方法求解高阶系统的时域响应往往十分困难.此外,由于高阶系统的结构和参数与系统动态性能之间没有明确的函数关系,因此不易看出系统参数变化对系统动态性能的影响.当系统的动态性能不能满足生产上要求的性能指标时,很难提出改善系统性能的途径.
④ 时域分析与频域分析的区别
一、性质不同
1、时域分析:控制系统在一定的输入下,根据输出量的时域表达式,分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能。
2、频域分析:研究控制系统的一种工程方法。控制系统中的信号可以表示为不同频率的正弦信号的合成。描述控制系统在不同频率的正弦函数作用时的稳态输出和输入信号之间关系的数学模型称为频率特性,反映了正弦信号作用下系统响应的性能。
二、原理特点不同
1、时域分析:时域分析在初值为零时,一般都利用传递函数进行研究,用传递函数间接的评价系统的性能指标。
2、频域分析:应用频率特性研究线性系统的一种图解方法。频率特性和传递函数一样,可以用来表示线性系统或环节的动态特性。建立在频率特性基础上的分析控制系统的频域法弥补了时域分析法中的不足,因而获得了广泛的应用。
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频域分析法的优势主要体现在:
1、频率特性虽然是一种稳态特性,但它不仅仅反映系统的稳态性能,还可以用来研究系统的稳定性和瞬态性能,而且不必解出特征方程的根。
2、频率特性与二阶系统的过渡过程性能指标有着确定的对应关系,从而可以较方便地分析系统中参量对系统瞬态响应的影响。
3、线性系统的频率特性可以非常容易地由解析法得到。
⑤ 系统时域分析和频域分析的区别
一、定义不同
1、时域分析:时域分析是指控制系统在一定的输入下,根据输出量的时域表达式,分析系统的稳定性、瞬态和稳态性能。
2、频域分析:频域分析法是研究控制系统的一种经典方法,是在频域范围内应用图解分析法评价系统性能的一种工程方法。
二、分析方法不同
1、时域分析:时域分析在初值为零时,利用传递函数进行研究,用传递函数间接的评价系统的性能指标。
2、频域分析:频域分析法是研究控制系统的一种工程方法。控制系统中的信号可以表示为不同频率的正弦信号的合成。描述控制系统在不同频率的正弦函数作用时的稳态输出和输入信号之间关系的数学模型称为频率特性,它反映了正弦信号作用下系统响应的性能。
三、结果不同
1、时域分析:以时间为自变量描述物理量的变化是信号最基本、最直观的表达形式。在时域内对信号进行滤波、放大、统计特征计算、相关性分析等处理,统称为信号的时域分析。
通过时域的分析方法可以有效提高信噪比,求取信号波形在不同时刻的相似性和关联性,获得反映机械设备运行状态的特征参数,为机械系统动态分析和故障诊断提供有效信息。
2、频域分析:控制系统及其元部件的频率特性可以运用分析法和实验方法获得,并可用多种形式的曲线表示,因而系统分析和控制器设计可以应用图解法进行。
其次,频率特性物理意义明确。对于一阶系统和二阶系统,频域性能指标和时域性能指标有确定的对应关系;对于高阶系统,可建立近似的对应关系。
参考资料来源:网络-频域分析
参考资料来源:网络-时域分析
⑥ 什么是信号的时域分析和频域分析
1.信号的时域分析:是指直接在时间域内对系统动态过程进行研究的方法。
2.信号频域分析:是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。
⑦ 波形频域分析包括哪些方面
幅频特性和相频特性
具体点就是功率谱(密度)、幅度谱、能量谱等
还有对带宽、谐振频率、Q值的理解
还有稳定性分析
⑧ 频域的频域分析
频域(频率域)——自变量是频率,即横轴是频率,纵轴是该频率信号的幅度,也就是通常说的频谱图。频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。
对信号进行时域分析时,有时一些信号的时域参数相同,但并不能说明信号就完全相同。因为信号不仅随时间变化,还与频率、相位等信息有关,这就需要进一步分析信号的频率结构,并在频率域中对信号进行描述。动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现。周期信号靠傅立叶级数,非周期信号靠傅立叶变换。 一个频域分析的简例可以通过图1:一个简单线性过程中小孩的玩具来加以说明。该线性系统包含一个用手柄安装的弹簧来悬挂的重物。小孩通过上下移动手柄来控制重物的位置。
任何玩过这种游戏的人都知道,如果或多或少以一种正弦波的方式来移动手柄,那么,重物也会以相同的频率开始振荡,尽管此时重物的振荡与手柄的移动并不同步。只有在弹簧无法充分伸长的情况下,重物与弹簧会同步运动且以相对较低的频率动作。
随着频率愈来愈高,重物振荡的相位可能更加超前于手柄的相位,也可能更加滞后。在过程对象的固有频率点上,重物振荡的高度将达到最高。过程对象的固有频率是由重物的质量及弹簧的强度系数来决定的。
当输入频率越来越大于过程对象的固有频率时,重物振荡的幅度将趋于减少,相位将更加滞后(换言之,重物振荡的幅度将越来越少,而其相位滞后将越来越大)。在极高频的情况下,重物仅仅轻微移动,而与手柄的运动方向恰恰相反。 所有的线性过程对象都表现出类似的特性。这些过程对象均将正弦波的输入转换为同频率的正弦波的输出,不同的是,输出与输入的振幅和相位有所改变。振幅和相位的变化量的大小取决于过程对象的相位滞后与增益大小。增益可以定义为“经由过程对象放大后,输出正弦波振幅与输入正弦波振幅之间的比例系数”,而相位滞后可以定义为“输出正弦波与输入正弦波相比较,输出信号滞后的度数”。
与稳态增益K值不同的是,“过程对象的增益和相位滞后”将依据于输入正弦波信号的频率而改变。在上例中,弹簧-重物对象不会大幅度的改变低频正弦波输入信号的振幅。这就是说,该对象仅有一个低频增益系数。当信号频率靠近过程对象的固有频率时,由于其输出信号的振幅要大于输入信号的振幅,因此,其增益系数要大于上述低频下的系数。而当上例中的玩具被快速摇动时,由于重物几乎无法起振,因此该过程对象的高频增益可以认为是零。
过程对象的相位滞后是一个例外的因素。由于当手柄移动得非常慢时,重物与手柄同步振荡,所以,在以上的例子中,相位滞后从接近于零的低频段输入信号就开始了。在高频输入信号时,相位滞后为“-180度”,也就是重物与手柄以相反的方向运动(因此,我们常常用‘滞后180度’来描述这类两者反向运动的状况)。
Bode图谱表现出弹簧-重物对象在0.01-100弧度/秒的频率范围内,系统增益与相位滞后的完整频谱图。这是Bode图谱的一个例子,该图谱是由贝尔实验室的Hendrick Bode于1940s年代发明的一种图形化的分析工具。利用该工具可以判断出,当以某一特定频率的正弦波输入信号来驱动过程对象时,其对应的输出信号的振动幅度和相位。欲获取输出信号的振幅,仅仅需要将输入信号的振幅乘以“Bode图中该频率对应的增益系数”。欲获取输出信号的相位,仅仅需要将输入信号的相位加上“Bode图中该频率对应的相位滞后值”。
⑨ 什么叫时程分析法什么叫频域内分析
“时程分析法”是由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分,求得整个时间历程内结构地震作用效应的一种结构动力计算方法,也为国际通用的动力分析方法。
“时程分析法”常作为计算高层或超高层的一种(补充计算)方法,也就是说满足了规范要求的时候是可以不用它计算结构的。规范规定:对于特别不规则的建筑、甲类建筑及超过一定高度的高层建筑,宜采用时程分析法进行补充计算。所以有较多设计人员对应用时程分析法进行抗震设计感到生疏。近年来,随着高层建筑和复杂结构的发展,时程分析在工程中的应用也越来越广泛了。
它也用于某些特种结构(如烟囱、大坝等)的抗震动力计算。
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⑩ 高分大讨论:如何正确理解对频域的分析如何透彻理解傅里叶变换
这个问题其实在书本上面都有说吧,只是说的比较散~
从当前来看,傅里叶变换是拉普拉斯变换的一个特例.
在工程方面
把时域变换到频域主要是应用于解高阶微分方程.因此拉普拉斯变换在工程方面应用很广泛,是一个很重要的工具.
高阶微分方程经过变换可以变成高阶方程,然后就可以很容易解出传递函数,再反变换就可以得到时域的传递函数了.(应该记得那个经典的拉普拉斯算子s吧)
在信号方面
变换到频域,是为了能够从另外一个面去观察和了解信号的实质.因为频率对一个信号来说物理意义是很大的,并不是单纯一个无意义的变换关系.
像采样定理,调频调幅等等的,都是基于频域上面的分析其可行性的推倒出来的
傅里叶级数,顾名思义,是一个无穷级数,像泰勒级数,是对一个多项式的展开
傅里叶变换是一种时域和频域之间的变换,是一种对应关系.就像函数的一一对应关系.
但是傅里叶级数和傅里叶变换也是存在联系的.
傅里叶级数的系数中包含着频谱的信息,该系数直接对应着某频率的幅值,是个真实谱.
而傅里叶变换出来的多项式的值就是频谱系数,而且是连续的.但只是和对应的频率的大小存在一种对应关系,并不是真实的值.
具体分析如下:
傅里叶级数在其基波频率 w0 取得无穷小之后,求和就可以写成积分的形式.这个时候,除掉那个复指数e,不就剩下X(jw)dw了嘛(当然还有一个1/2pi(pi是圆周率))
然后1/(2pi/dw)=1/T,所以X(jw)=a*T啦.你看看X(jw)的定义是不是这样
换句话说,其实X(jw)的值就是x(t)的傅里叶级数中频率为w的那一项的傅里叶系数再乘以周期T.(记住这里是基波频率无穷小哦,也就是要求周期无穷大,也就是非周期信号)
也就是傅里叶变换得出的X(jw)只是x(t)的傅里叶级数中的一个系数项而已.
当然这样傅里叶级数取极限推导出来的傅里叶变换对周期信号一样能够适用,不过这样的X(jw)就是一些离散的冲激串了,这里就不多说了.
当然为什么这样定义一个变换和建立一个这样的关系,要从数学和物理两方面来讲,比较多,详细的只能自己去看书了.不过我还是在这里简单说说吧,在一个线性系统中,x(t)经过一个那样的算式积分(傅里叶变换)后,就可以消掉变量t,而且结果是一个有理多项式,非常易于计算.而至于非线性系统就比较复杂了,这里就不做讨论了
FFT其实就是应用于计算机上面,是一种计算离散傅里叶变换的快速办法.(计算机内部所有数据都是离散的,因为都是1和0组成).应用当然就是进行傅里叶变换啦.
回头看了一下,楼上的见解有自己的想法.不过似乎有许多地方不正确哦.你还是认真看一下我的见解,虽然我写得长了点和杂乱点,不过还是通俗易懂的.
倒..修改后我反而变到楼下了,再改