書記が物理やるだけ#181 周波数伝達関数-1
周波数伝達関数からシステムの挙動を示す上で重要な,ナイキスト線図とボード線図について基本的なものから見ていく。
問題
大体は以下の基本要素の組み合わせで説明できる。
説明
周波数応答のパラメータとして,ゲインと位相が出てくる。
周波数伝達関数の性質を可視化するのに,ナイキスト線図やボード線図がよく用いられる。
解答
周波数伝達関数を導出しておく。
まずは比例要素。
なおボード線図のゲインはデシベル(ゲインの常用対数をとったものの20倍)で表すのが一般的である。
微分要素,積分要素,むだ時間要素について。
例えば微分要素のゲインについて,ωが増加するとgは20logω増加するのだが,横軸はωの対数目盛りであるため,右上がりの直線で表される。
1次遅れ要素について。
作図するにはいくつか漸近線を用意する。
2次遅れ要素について。
ゲイン特性曲線について,ωが十分小さいときは0に近くなり,十分大きい時には-40dBの傾きを持つ直線となり,ω/ωn=1付近では大きくずれる。
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