Графическое представление частотных характеристик

Реакцию системы автоматического управления или отдельных её элементов на гармоническое входное воздействие выражают с помощью частотных характеристик. В отличие от временны́х характеристик, получаемых в переходных режимах, частотные характеристики определяют в установившихся колебательных режимах. Однако частотные характеристики имеют гораздо больший смысл, нежели просто описание реакции системы на гармонический входной сигнал. Они связаны со структурой и свойствами системы управления и широко используются в инженерной практике как при анализе, так и при синтезе системы.

Исследование систем управления с использованием частотных характеристик называют исследованием в частотной области, а методы исследования, в которых используются частотные характеристики, называют частотными методами.

Частотные методы очень хороши в практическом применении, и большинство систем управления проектируется именно на основе различных модификаций этих методов. Отличительной особенностью частотных методов является так называемая робастность (или грубость). Это означает, что синтезированная с их помощью система управления сохраняет требуемые характеристики, несмотря на небольшие различия между моделью, на основе которой выполнялось проектирование, и реальной системой управления. Такая особенность имеет существенное значение из-за сложности построения точной модели реальной системы, из-за изменения параметров системы при её функционировании, а также в связи с тем, что многим системам присущи различного рода нелинейности, осложняющие их анализ и синтез.

Частотные характеристики можно получить как на основе математической модели, так и экспериментально. Экспериментальный метод получения частотных характеристик системы, не связанный с определением её математической модели, обладает рядом преимуществ.

Фактически это означает, что мы можем решать задачу синтеза системы управления, располагая только частотными характеристиками в случае, когда получение математического описания невозможно из-за сложности или малой изученности системы.