位相传递函数PTFr
自动控制原理传递函数知识点总结
自动控制原理传递函数知识点总结自动控制原理是研究自动控制系统中信号传递、处理、转换等基本理论和方法的学科。
传递函数是描述线性时不变系统的数学模型，它对于分析和设计控制系统起着重要的作用。
下面将对自动控制原理中关于传递函数的知识点进行总结。
一、传递函数的定义传递函数是用来描述线性时不变系统输入-输出关系的数学函数。
对于连续时间系统，传递函数可以表示为：G(s) = Y(s) / X(s)其中，G(s)为传递函数，Y(s)为系统的输出信号，X(s)为系统的输入信号，s为复变量。
对于离散时间系统，传递函数可以表示为：G(z) = Y(z) / X(z)其中，G(z)为传递函数，Y(z)为系统的输出信号，X(z)为系统的输入信号，z为复变量。
二、传递函数的性质1. 时域特性：传递函数可以通过拉氏变换将时域的微分、积分方程转换为频域的代数方程，从而简化系统的分析和设计。
2. 稳定性：传递函数的稳定性与其极点位置有关。
当所有极点均位于左半平面时，传递函数是稳定的；当存在极点位于右半平面时，传递函数是不稳定的。
3. 零点和极点：传递函数的零点是使得传递函数为零的点，极点是使得传递函数无穷大的点。
零点和极点的位置对系统的动态性能和稳定性有重要影响。
4. 频率响应：传递函数的频率响应是指系统对不同频率输入信号的响应特性。
频率响应可以通过传递函数的频域分析获得，包括幅频特性和相频特性。
三、传递函数的常见形式1. 一阶系统传递函数：一阶系统的传递函数形式为：G(s) = K / (s + a)其中，K为传递函数的增益，a为系统的时间常数。
2. 二阶系统传递函数：二阶系统的传递函数形式为：G(s) = K / (s^2 + 2ζω_ns + ω_n^2)其中，K为传递函数的增益，ζ为阻尼比，ω_n为自然频率。
3. 传递函数的因果性：因果系统的传递函数在复平面上的极点全部位于左半平面，即Re(s) < 0。
非因果系统的传递函数在复平面上的极点存在于右半平面，即Re(s) > 0。
传递函数的幅值和相位
传递函数的幅值和相位传递函数是信号处理中的一个重要概念，它描述了输入信号和输出信号之间的关系。
传递函数通常用来描述线性时不变系统的特性，包括幅值和相位的变化。
幅值和相位是信号频率响应的两个重要参数，它们能够直观地反映信号在系统中的变化情况。
我们来谈谈传递函数的幅值。
幅值描述了信号在通过系统时的增益或衰减程度。
在频域中，我们可以通过传递函数的频率响应来获得幅值信息。
频率响应是传递函数在不同频率下的响应情况，通常用幅度谱来表示。
幅度谱是一个表示幅值随频率变化的曲线，它可以告诉我们信号在不同频率下的增益或衰减情况。
幅度谱的单位通常是分贝（dB），分贝是一种对数单位，可以表示两个信号的幅度比值。
传递函数的幅度谱通常具有以下特点：首先，幅度谱通常具有一个中心频率，也就是在该频率下传递函数的幅值最大。
其次，幅度谱在中心频率附近通常具有一个带宽，也就是在该带宽范围内，传递函数的幅值保持在一个较高的水平。
最后，幅度谱通常具有一个截止频率，也就是在该频率下传递函数的幅值降到一个较低的水平。
这些特点能够帮助我们了解信号在系统中的增益与衰减情况，从而更好地设计和优化系统。
接下来，我们来谈谈传递函数的相位。
相位描述了信号在通过系统时的延迟或提前情况。
在频域中，我们可以通过传递函数的频率响应来获得相位信息。
相位响应是传递函数在不同频率下的相位变化情况，通常用相位谱来表示。
相位谱是一个表示相位随频率变化的曲线，它可以告诉我们信号在不同频率下的延迟或提前情况。
相位谱的单位通常是角度（°）或弧度（rad）。
传递函数的相位谱通常具有以下特点：首先，相位谱通常在低频和高频处具有较小的相位变化，也就是相位谱在这些频率下接近于0度或360度。
其次，相位谱在中心频率附近通常具有一个相位变化最大的地方，也就是在该频率下相位谱达到最大值。
最后，相位谱通常在截止频率附近具有一个相位变化最快的地方，也就是在该频率下相位谱的变化速度最快。
传递函数求取方法与定理
K1
K: 增益； :自平衡率
y()
T: 惯性 ； : 迟延时间
K y() x0
Kx0
x0
y()
T
2.6.2 阶跃响应图解法（2）
X 2.6.2.1 有自平衡型
X 2) 不含迟延函数的过程传递函数模型
X （1）切线法
当n为整数时
G(s)
K
T0s 1n
K y() x0
据 /T查图2-40或表2-7,得n和T/T0。 当n不为整数时
0 1
特点: 是关键参数传,递它函决数定的求了取振方荡法和特定性, n 决定振荡周期.
理
2.4.5 振荡环节(续)
实例:
Ux R
L
C
Uy
LC
d
2U y (t dt 2
)
RC
dU y (t dt
)
U
y
(t)
U
x
(t
)
n2
1 LC
R C
2L
T LC
传递函数的求取方法和定 理
2.4.6 迟延环节
1=1
R1F 2
R
2
F
2
s
1
2.5.2. 应用举例
例 2 求下系统的传递函数。
L3 G6
G7 L2
X
G1
G2
G3
G4
G5
Y
L1
-1
-H1
L4
-H2
解:(1)有三条前向通路 P1=G1G2G3G4G5
P2=G1G4G5G6
(2)有四个回路
P3=G1G2G7 L1= - G4H1
L2= - G2G7H2
的增益
La----所有不同回路的增益之和
自动控制原理传递函数
自动控制原理传递函数
自动控制原理中，传递函数是一个非常重要的概念。
传递函数描述了控制系统
输入和输出之间的关系，是分析和设计控制系统的重要工具。
本文将介绍传递函数的基本概念、性质和应用。
传递函数是描述线性时不变系统输入和输出之间关系的数学函数。
对于一个线
性时不变系统，其传递函数可以用拉普拉斯变换表示。
传递函数通常用G(s)表示，其中s是复变量。
传递函数的形式可以是分子多项式除以分母多项式的比值，也可
以是一些特定形式的函数。
传递函数的性质包括，稳定性、因果性、实数性等。
稳定性是指系统在输入有
界的情况下，输出也是有界的。
因果性是指系统的输出只依赖于当前和过去的输入，而不依赖于未来的输入。
实数性是指系统的传递函数在实轴上的取值都是实数。
传递函数在控制系统分析和设计中有着广泛的应用。
通过传递函数，可以方便
地分析系统的频率响应特性，如幅频特性、相频特性等。
同时，传递函数也可以用于控制系统的设计，例如根据要求设计控制器的参数，使系统的性能满足特定的要求。
在实际工程中，传递函数也经常用于建立系统的数学模型。
通过测量系统的输
入和输出，可以辨识出系统的传递函数，从而对系统进行建模和仿真。
这对于系统的分析和预测具有重要意义。
总之，传递函数是自动控制原理中一个非常重要的概念。
通过传递函数，可以
方便地描述和分析控制系统的性能，并且可以用于控制系统的设计和建模。
因此，对传递函数的理解和掌握是控制工程师必备的基本能力之一。
希望本文对传递函数的基本概念、性质和应用有所帮助。
传递函数介绍范文
传递函数介绍范文传递函数是系统理论中一个重要的概念，用于描述在系统输入和输出之间的关系。
在控制论、信号处理和通信系统中，传递函数是一个非常重要的工具，它可以帮助我们分析系统的特性、性能和稳定性。
传递函数定义了输入信号和输出信号之间的线性关系。
对于连续时间系统，传递函数通常由一个常微分方程表示，而对于离散时间系统，传递函数通常由差分方程表示。
传递函数是系统的一种数学描述方式，它描述了输入信号如何转化为输出信号。
传递函数可以用于分析系统的频率响应、稳定性和阶跃响应等特性。
通过对传递函数进行频域分析，可以得到系统的幅频特性、相频特性和群延迟等信息。
通过传递函数的零点和极点，可以判断系统的稳定性。
通过分析传递函数的阶跃响应，可以得到系统的超调量、调整时间和稳态误差等参数。
传递函数的形式通常为一个分子多项式除以一个分母多项式。
分子多项式表示系统对输入信号的响应，分母多项式表示系统对输入信号的耦合和阻尼。
传递函数的形式可以非常复杂，但大多数情况下可以简化为一阶、二阶或高阶传递函数。
一阶传递函数表示系统具有一定的惯性和阻尼，二阶传递函数表示系统具有振荡和共振等特性，而高阶传递函数表示系统具有复杂的动态特性。
传递函数可以通过多种方法得到。
对于线性时不变系统，传递函数可以通过系统的微分方程或差分方程求解得到。
对于非线性系统，可以通过线性化的方法得到近似的传递函数。
另外，传递函数也可以通过实验测量得到，例如通过输入信号和输出信号之间的频率响应测量得到传递函数。
传递函数有许多重要的性质，可以帮助我们对系统进行分析和设计。
其中最重要的性质是线性性和时间不变性。
线性性表示传递函数满足叠加原理，即输入信号的线性组合对应于输出信号的线性组合。
时间不变性表示传递函数对于时间的平移不变，即输入信号的时移对应于输出信号的时移。
另外，传递函数还可以表示系统的稳态和暂态响应。
稳态响应表示系统对持续输入信号的响应，可以通过传递函数的频域分析得到。
传递函数及其性质
2-6 传递函数求解控制系统的微分方程，可以得到在确定的初始条件及外作用下系统输出响应的表达式，并可画出时间响应曲线，因而可直观地反映出系统的动态过程。
如果系统的参数发生变化，则微分方程及其解均会随之而变。
为了分析参数的变化对系统输出响应的影响，就需要进行多次重复的计算。
微分方程的阶次愈高，这种计算愈复杂。
因此，仅仅从系统分析的角度来看，就会发现采用微分方程这种数学模型，当系统阶次较高时，是相当不方便的。
以后将会看到，对于系统的综合校正及设计，采用微分方程这一种数学模型将会遇到更大的困难。
目前在经典控制理论中广泛使用的分析设计方法——频率法和根轨迹法，不是直接求解微分方程，而是采用与微分方程有关的另一种数学模型——传递函数，间接地分析系统结构参数对响应的影响。
所以传递函数是一个极其重要的基本概念。
一、传递函数的概念及定义在[例2-7]中，曾建立了RC 网络微分方程，并用拉氏变换法对微分方程进行了求解。
其微分方程（2-44）为)()(t u t u dtdu RC r c c =+ 假定初始值0)0(=c u ，对微分方程进行拉氏变换，则有)()()1(s U s U RCs r c =+网络输出的拉氏变换式为)(11)(s U RCs s U r c += （2-48）这是一个以s 为变量的代数方程，方程右端是两部分的乘积；一部分是)(s U r ，这是外作用（输入量）的拉氏变换式，随)(t u r 的形式而改变；另一部分是11+RCs ，完全由网络的结构参数确定。
将上式（2-48）改写成如下形式 11)()(+=RCs s U s U r c 令11)(+=RCs s G ，则输出的拉氏变换式可写成 )()()(s U s G s U r c =可见，如果)(s U r 给定，则输出)(s U c 的特性完全由)(s G 决定。
)(s G 反映了系统（网络）自身的动态本质。
这很显然，因为)(s G 是由微分方程经拉氏变换得到的，而拉氏变换又是一种线性变换，只是将变量从实数t 域变换（映射）到复数s 域，所得结果不会改变原方程所反映的系统本质，对照)(s G 与原微分方程（2-44）的形式，也可看出二者的联系。
光学传递函数符号
光学传递函数符号光学传递函数（optical transfer function，OTF）是一种用于描述光学系统成像性能的数学工具。
它通过对系统的输入和输出之间的关系进行频域分析，提供了关于光学系统成像能力和图像质量的有用信息。
H(u) = A(u)exp[iφ(u)]其中，H(u)表示光学传递函数，A(u)表示幅度传递函数，φ(u)表示相位传递函数，u表示频率。
幅度传递函数描述了输入光场中不同频率分量的衰减程度，而相位传递函数描述了输入光场中不同频率分量的相位延迟程度。
幅度传递函数和相位传递函数可以提供关于图像的模糊程度和分辨率的信息。
对于一个理想的光学系统，幅度传递函数在整个频率范围内保持常数，并且相位传递函数是线性的，因此可以保持输入光场的完美重建。
然而，在实际的光学系统中，傅里叶频谱会受到光学系统的各种因素的影响导致变形，从而影响了输出图像的质量。
这些因素包括：衍射效应、光源的波长和强度分布、透镜的畸变和散焦、光学元件的表面粗糙度等。
光学传递函数可以通过傅里叶变换对光学系统的物理参数进行建模，从而预测输出图像的特性。
一般来说，光学传递函数可以通过实验测量或数值模拟进行确定。
对于实验测量，可以通过使用干涉仪、透射电镜或其他频谱分析仪器来获取输入和输出光场的频谱信息。
对于数值模拟，可以使用光学设计软件进行建模和分析。
通过分析光学传递函数，可以得出以下几个重要的结论：1. 分辨率：光学传递函数的幅度传递函数的截止频率（cut-off frequency）决定了系统的分辨率。
截止频率越高，系统的分辨率越高。
2.傅里叶频谱形状：光学传递函数的幅度传递函数的形状可以用来描述系统对不同频率分量的衰减程度。
系统对高频分量的衰减越大，图像的细节越模糊。
3.相位畸变：光学传递函数的相位传递函数可以描述输入光场中不同频率分量的相位延迟程度。
相位传递函数的非线性性质可能导致图像中的畸变和像差。
4.衍射限制：衍射效应是一个不可避免的物理限制。
简述传递函数的基本概念及其特点
简述传递函数的基本概念及其特点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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2
' ( )
——透射光通量的光谱功率分布
( ) ——CIE标准光源的光谱功率分布
2
第一节 光学系统透射比的测量
光学系统的实际光度性能决定的因素又有三个：照明光 源、光学系统、接收器（人眼、胶片）
s ( )s( )d 2 1 s s( )d
9
10
杂光系数的检测
EG S (%) E0 A EG S
若面光源越大，则象面上造成的杂光光通量也越大，并且杂光分 布也越均匀，故越容易测量准确。若A趋近于S，则上式可变为
EG lim (%) E0 EG
11
1—光陷阱；2—积分球；3—灯；4—屏； 5－待检镜；6—测量孔；7—探测器
4
照射物镜轴上点透射比的测量
1—点光源平行光管；2—可变光阑；3—积分球；4—检流计； 5—光电探测器；6—待检照相物镜；7—视场光阑
5
物距为有限距离的物镜的透射比检测
1－小孔板；2－孔径光阑；3—附加透镜；4积分球； 5待检物镜；6限制光阑
6
照相物镜轴外点透射比的检测
测照相物镜轴外点透射比的光路 1—准直物镜；2－可变光阑；3－待检照相物镜；4－积分球
p( )s( ) ( ) w( ) ( ) p( )s( ) w( )
w( ) 100
w(是用几种标准光源和彩片求的平均值，并规格化使 )
对于目视透过比以人眼的光谱光视效率
与光学系统的复杂程度和镀膜质量有关复杂系统一般小于40％一般系统在50％～80％之间。
第六章 光学系统透射比和杂光的测量
第一节 光学系统透射比的测量
一.概述 光系统的透射比
：系统本身透射光通量与入射光通量的比值
' 100%
在可见光区域（0.38-0.78）,以CIE标准光源照射的光谱透射比的总和 称为白光透射比
' ( ) d ( ) 100% ( )d ( )
8
§6-2 光学系统杂光系数测量
杂光的概念及产生的原因 通过光学系统的光线，绝 大部分按照正常光路进行， 在象面上成像，另有一些光 线以不同途径达到象面他们 是不参与成像的光线成为～ 产生原因： 光学零件抛光表面间的多次 反射；透镜边缘及棱镜非工 作面上的散射；玻璃材料内 部疵病产生的散射；透镜镜 框及透镜筒内壁的反射和散 射；光学零件抛光表面得疵 病及表面刻线的散射等。对 于照相机光阑和快门叶片以 及感光底片的表面反射和散 射也是产生杂光的重要因素
13
二、探测器系统 1．测量孔径 光敏元件前的小孔光阑直径，应为黑体目标象直径的1/10～1/5。 2．角度响应度特性 探测器系统的输出与测量孔处的辐照度应成正比例(比例因子为常数)，当入射角在 ±45°范围内，其比例的变化量不超过5％；而入射角在±80°范围内，其比例 变化量不超过10％。 3．探测器系统表面的反射率 在检测待检照相物镜整机的杂光系数时，探测器的小孔光阑外表面的尺寸和形状应与 象面(底片)的格式相同。并在光阑外表面上覆盖一层照相机实际工作时所用的感光 材料，或者覆盖一层与感光材料的光谱特性和角反射特性相近似的其他代用材料。 其余外露表面的反射率应小于3％。若是单独检测照相物镜的杂光系数，则探测器 系统的小孔光阑的外表面应涂成反射率低于3％的漫射面。 4．线性 探测器系统连同放大器、仪表等的线性可满足所用照度范围(40dB)的检测需要，并与 杂光系数的检测精度要求相适应。 5．探测灵敏度稳定性 整个探测器、放大器系统的灵敏度的变动量，在杂光系数的检测周期内应小于2％。 6．光探测器和滤光片的光谱灵敏度 应了解光探测器的光谱灵敏度，也应知道用于模拟具体光谱响应曲线的滤光片的光谱 透过特性。滤光片或滤光片组应置于小孔光阑和探测器之间。光电探测器与滤光 片的组合光谱响应曲线，应按待检系统实际使用要求进行分配。 滤光片应小心地拿放，避免因放斜而改变其透过特性，以确保不产生大的检测误差。
p ' ( ) d 1 1 100% 2 p( )d p ( ) ( ) s ( )d p ( ) s ( ) d
2
2
p( ) s ——光源的相对光谱功率分布
( )
——光学系统的光谱透射比来自s( )——接收器的相对光谱灵敏度
12
一、扩展光源 1．扩展光源的尺寸 对于A类待检系统，扩展源应尽量靠近待检物镜的入瞳，以使其所对的视场角尽量 接近2p立体角(即对待检物镜的入瞳张角接近于180°)。对于B类和C类待检系 统，光源在尺寸和形状上应符合要求。 2．亮度特性 在待检系统的整个视场角范围内，亮度应保持不变，在象面对角线之半所对应的圆 视场范围内，亮度不均匀应好于±5％；而在全视场范围，亮度不均匀应在±8 ％之内。 3．稳定性 在整个检测过程中，光源的亮度变化应低于5％。 4．光谱特性 在探测器光谱响应范围内，扩展源的光谱功率分布特性应已知，并与检测要求的光 谱特性一致。 5．黑体目标 黑体目标经待检物镜所成圆形象的直径、方形象的边长或所成带形象的宽度，应等 于待检物镜标称象对角线视场长度的1/10±20％。黑体目标的亮度应小于周围 亮场亮度的1/1000。 6．准直仪及其它辅助镜的使用 准直仪物镜应选用优质的透镜，其两表面镀减反射膜。在物镜使用的整个波长范围 内，每个表面的反射率应低于1％。 为使待检镜对整个目标均无渐晕，准直物镜的口径应足够大。准直仪的安置应确保 扩展面源产生最小的弥散。若准直仪用于象空间，或以辅助镜将面源中继到物 面时，也可作类似的考虑。
V ( ) 代替
s( )
3
测量原理及方法
1.望远系统透射比的测量
1—点光源平行光管；2—可变光阑；3—待检望远镜；4—检流计；5—积分球 注意事项： 1）望远系统光轴与平行光管光轴一致 2）为使测得的为白光目视透射比照明光源色温为所要求值在整个测量过 程中保持光源稳定，应采用性能良好的稳压电源探测器的光谱灵敏度分 布应校正到与人眼的光视效率 V ( ) 相一致。
7
注意事项: 国际标准化组织在照像物镜透射比的测量的几点建议:
单色仪的出射狭缝高度必须小于平行光管物镜焦距的1／30,对于有限工 作距离的物镜位于物平面上的狭缝高度应小于物距的1／30. 测量光束直径应等于被测照相物镜入瞳直径的一半,光束中心与入瞳光 束中心重合. 对于一般的照相物镜测量光谱透射比的波长范围可为0.36-0.70m测量 波长选取的原则为每一纳米的透射比变化量大于0.2％时波长间隔取 20nm否者取40nm 。一般的照相物镜在360nm～460nm范围内透射 比变化很大所以在460nm以下波长间隔可取20nm如果要进行色度计算 和彩色还原性能的评价至少在360nm～680nm范围内测量波长间隔为 10nm， 单色仪出射光的半宽度应不大于10nm 积分球的直径和位置应使投射到其后壁上的光斑直径为可变光阑的 0.5～2倍，积分球入口处光束直径不得超过积分球入口直径的3／4并 且位于孔中央 被测物镜的外露光学表面擦拭干净测量在暗室进行一起照明光源漏光 不能进入积分球，光电探测器应有足够好的线性，值在整个测量过程 中保持光源稳定，应采用性能良好的稳压电源。