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9.6 : 周波数応答

標準形式では、伝達関数は、一定のゲイン、原点の極/ゼロ、単純な極/ゼロ、および 2 次極/ゼロで示され、それぞれがシステムの全体的な応答に独自に貢献します。項は単純なゼロの振幅を表します:

Equation 1

ボード振幅プロットは、低周波数 (0 dB に近づく) では平坦なままで、コーナーまたはブレーク周波数 ω_1 と呼ばれる特定の周波数の後に 20 dB/decade で上昇し始めます。これは、振幅プロットの傾斜が変化し、実際の応答が直線近似から外れ始める周波数です。この偏差は、ω=ω_1 で 3 dB として定量化されます。

位相角 ϕ は次のように表されます:

Equation 2

位相角は 0° から始まり、周波数が増加するにつれて漸近的に 90° に近づきます。コーナー周波数よりはるかに低い周波数 (ω≪ω_1) の場合、項 jω/ω_1 は非常に小さいため、振幅は無視でき、位相は基本的にゼロです。周波数が ω1 に近づくと、振幅は -3 dB になり、位相角は 45° になります。ω1 よりはるかに高い周波数 (ω≫ω_1) の場合、振幅の傾斜は 20 dB/decade に変わり、位相は 90° に落ち着きます。

Figure 1

2 次極/零点:

2 次極の振幅と位相角は次のとおりです:

Equation 3

Equation 4

2 次極の振幅プロットには 2 つの部分があります。固有周波数 ω_n より下では平坦な応答、ω_n より上では -40 dB/decade の傾斜で、実際のプロットのピークは減衰係数 ζ_2 によって変化します。2 次極の位相プロットは減衰係数 ζ_2 の影響を受け、固有周波数の 10 分の 1 から始まり、その 10 倍で終わり、10 倍ごとに -90° の傾斜で直線的に減少します。

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Transfer FunctionBode PlotMagnitude PlotCorner FrequencyBreak FrequencyPhase AngleSimple PoleQuadratic PoleFrequency ResponseDB decadeDamping FactorAmplitude PlotNatural Frequency

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