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頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)是 指將一個(gè)以恒電壓輸出的音頻信號(hào)與系統(tǒng)相連接時(shí)，音箱產(chǎn)生的聲壓隨頻率的變化而發(fā)生增大或衰減、相位隨頻率而發(fā)生變化的現(xiàn)象，這種聲壓和相位與頻率的相關(guān) 聯(lián)的變化關(guān)系稱為頻率響應(yīng)。也是指在振幅允許的范圍內(nèi)音響系統(tǒng)能夠重放的頻率范圍，以及在此范圍內(nèi)信號(hào)的變化量稱為頻率響應(yīng)，也叫頻率特性。在額定的頻率 范圍內(nèi)，輸出電壓幅度的最大值與最小值之比，以分貝數(shù)（dB）來表示其不均勻度。頻率響應(yīng)在電能質(zhì)量概念中通常是指系統(tǒng)或計(jì)量傳感器的阻抗隨頻率的變化。
系統(tǒng)對正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。穩(wěn)態(tài)是系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)在過渡過程結(jié)束后的狀態(tài)。系統(tǒng)的頻率響應(yīng)由幅 頻特性和相頻特性組成。幅頻特性表示增益的增減同信號(hào)頻率的關(guān)系；相頻特性表示不同信號(hào)頻率下的相位畸變關(guān)系。根據(jù)頻率響應(yīng)可以比較直觀地評價(jià)系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)信 號(hào)的能力和過濾噪聲的特性。在控制理論中，根據(jù)頻率響應(yīng)可以比較方便地分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和其他運(yùn)動(dòng)特性。頻率響應(yīng)的概念在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也很重要。引入適當(dāng)形 式的校正裝置（見控制系統(tǒng)校正方法）可以調(diào)整頻率響應(yīng)的特性，使系統(tǒng)的性能得到改善。建立在頻率響應(yīng)基礎(chǔ)上的分析和設(shè)計(jì)方法，稱為頻率響應(yīng)法。它是經(jīng)典控 制理論的基本方法之一。
在控制工程中 又稱為頻率特性它是系統(tǒng)對不同頻率的正弦信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性
確認(rèn)頻率響應(yīng)的方法
分析法
基于物理機(jī)理的理論計(jì)算方法，只適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成易于確定的情況。在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成給定后，運(yùn)用相應(yīng)的物理定律，通過推導(dǎo)和計(jì)算即可定出系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。分析的正確程度取決于對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了解的精確程度。對于復(fù)雜系統(tǒng)，分析法的計(jì)算工作量很大。
實(shí)驗(yàn)法
采用儀表直接量測的方法，可用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)難以確定的情況。常用的實(shí)驗(yàn)方式是以正弦信號(hào)作為試驗(yàn) 信號(hào)，在所考察的頻率范圍內(nèi)選擇若干個(gè)頻率值，分別測量各個(gè)頻率下輸入和穩(wěn)態(tài)輸出正弦信號(hào)的振幅和相角值。輸出與輸入的振幅比值隨頻率的變化特性是幅頻特 性，輸出與輸入的相角差值隨頻率的變化特性是相頻特性。
頻率響應(yīng)圖
在采用頻率響應(yīng)法分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，常以頻率響應(yīng)的曲線圖作為研究問題的出發(fā)點(diǎn)。頻率響應(yīng)圖的主要形式有奈奎斯特圖、波特圖和尼克爾斯圖。
奈奎斯特圖
又稱極坐標(biāo)圖。它是當(dāng)頻率ω由零變化到無窮大時(shí)，表示在 極坐標(biāo)上的頻率響應(yīng) G（jω）的幅值 |G(jω)|與相角∠G（jω）的一條關(guān)系曲線 (圖1）。極坐標(biāo)圖的優(yōu)點(diǎn)是，頻率響應(yīng)曲線上能顯示出頻率ω的分布情況。為了繪制極坐標(biāo)圖，必須對選定的每個(gè)ω 值計(jì)算出相應(yīng)的G（jω）的幅 值|G(jω)|和相角∠G（jω）；由|G(jω)|和∠G（jω）可構(gòu)成極坐標(biāo)圖上的一個(gè)矢量G（jω）。奈奎斯特圖就是當(dāng)ω由零變化到無窮大時(shí)矢量 G（jω）終端掃描得到的一條軌跡。
波特圖
又稱對數(shù)坐標(biāo)圖。波特圖由頻率響應(yīng)G（jω）的對數(shù)幅值特性圖和相角特性圖組成（圖2）。在對 數(shù)幅值特性圖中,頻率軸采用對數(shù)分度;幅值軸取為20log|G(jω)|，單位為分貝(dB),采用線性分度。在相角特性圖中，頻率軸也采用對數(shù)分度； 角度軸是線性分度，單位為度。波特圖的優(yōu)點(diǎn)是可將幅值相乘轉(zhuǎn)化為對數(shù)幅值相加，而且在只需要頻率響應(yīng)的粗略信息時(shí)?？蓺w結(jié)為繪制由直線段組成的漸近特性 線，作圖非常簡便。如果需要精確曲線，則可在漸近線的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正，繪制也比較簡單。
尼科爾斯圖
又稱對數(shù)幅相圖。它是在直角坐標(biāo)上以頻率ω為參量表示的對數(shù)幅值 20 log|G(jω)|與相角∠G（jω）的一種關(guān)系圖(圖3)。對數(shù)幅相圖很容易根據(jù)波德圖上的對數(shù)幅值特性和相角特性來繪制。尼科爾斯圖的優(yōu)點(diǎn)是能較容易地確定控制系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。
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