1.3　系统频率特性分析

频率特性曲线有三种表现形式：对数坐标图、极坐标图和对数幅相图，这三种表示形式的本质是不一样的。本节主要介绍如何应用LabVIEW绘制极坐标图和对数坐标图。

首先了解频率响应选板。这个子选板中被使用得最频繁的函数是用波特图（CD Bode）、奈奎斯特图（CDNyquist）和增益相位余量特性图（CD Gain and Phase Margins）绘制函数。

（1）CD Bode.vi：

这个函数给出了系统的幅度和相位的波特图曲线，其输入是一个开环模型。可以通过在相应的输出端子上创建指示器来绘制幅频和相频曲线。

（2）CD Nyquist.vi：

这个函数给出了系统的奈奎斯特曲线。其输入是一个开环模型。当你右键点击CD Nyquist的输出端子时，弹出的菜单中有一个额外的选项，用来在前面板上创建奈奎斯特曲线。在输出上单击右键，并且选择Create≫Special（Indicator）选项。

（3）CD Gain and Phase Margin.vi：

这个函数给出了系统的增益和相位余量，同时还有幅度和相位曲线图，用来显示增益和相位余量发生的位置。

通过下面两个例子来说明如何绘制Nyquist图和Bode图。

【例1-4】　系统开环传递函数为，绘制其开环Nyquist图。

解：在建立完传递函数的数学模型后，将CD Nyquist.vi函数连接到传递函数的输出端，通过Nyquist Plot通道可以得到控制系统传递函数的Nyquist图程序框图（见图1-10），得到的图形在前面板中显示如图1-11所示。

图1-10　Nyquist图程序框图

图1-11　Nyquist曲线图在前面板中的显示图片

从图1-11中可以看出，其绘制是从-∞～0、0～+∞的完整的Nyquist图形曲线。

【例1-5】　单位负反馈系统的开环传递函数为，绘制闭环系统的Bode图。

解：已知系统的开环传递函数，需要先求得系统的闭环传递函数，并将其分子、分母按照降幂排列得其标准形式。

根据公式（1-2）计算可得闭环传递函数为，在建立完传递函数的数学模型后，将CDBode.vi函数连接到传递函数的输出端，通过波特幅频和波特相频通道可以得到控制系统传递函数的幅度和相位波特图程序框图（见图1-12），得到的幅频和相频曲线Bode图在前面板中显示如图1-13所示。

图1-12　波特图程序框图

图1-13　幅频和相频曲线波特图