频率响应描述了系统对变化频率的正弦输入的稳态响应，控制工程师可以在频域内分析和设计控制系统。
为了理解为什么频域是重要的，考虑一把原声吉他。如果我们把麦克风放在靠近音板的地方，拨动其中一根弦(图1)，振动的弦会在吉他腔中产生共鸣，产生的声波被麦克风捕捉到。看捕获信号的时间轨迹(图2)，很难快速提取正在发生的事情的信息。
图1:振动在吉他腔中共振并产生声波。
图2:信号在时域的时间轨迹。
当我们看同样的信号在频域频谱分析仪或通过快速傅里叶变换(FFT)的时域信号,我们看到一个振幅峰值频率(图3)。这个峰值频率的基调注意我们只是玩。当我们调整调谐钮或按弦到吉他的颈部，我们改变预紧力或弦的有效长度。这将改变弦共振的频率，从而产生一个不同的音符(图4)。通过这个简单的频域分析，我们可以看到吉他(系统)对弹拨(系统输入)的反应。
图3:相同的信号在频域显示。
图4:通过预压改变弦的共振频率。
这个类比可以应用到其他系统中，当我们对来自环境的输入或刺激感兴趣时，系统会做出什么反应。我们可以深入了解系统动力学，如谐振峰值的频率，直流增益，带宽，相位延迟，相位和增益裕度的闭环系统。
获得系统的频率响应
下面的图表有助于识别一种方法(灰色显示)，以获得一个系统的频率响应使用MATLAB®和仿真软金宝app件®．
图5:使用MATLAB和Simulink获得系统的频率响应。金宝app
图6:波德图。
在某些情况下，系统的线性表示可能不可用。
- 在这种情况下，如果您可以访问物理系统的输入-输出测试数据，那么您可以使用数据驱动的建模方法系统辨识工具箱™识别系统的传递函数、状态空间表示和频率响应模型。
- 如果你使用Simuli金宝appnk来建模系统动力学，你可以使用模型线性化应用程序金宝app仿真软件控制设计™将模型线性化，以创建Simulink模型的线性状态空间近似，并绘制频率响应。金宝app
- 当Simulink模型由金宝app于不连续而不能线性化时，可以使用频率响应估计来直接估计频率响应模型。
图7:Simulink中的频率响应估计。金宝app
金宝app仿真软件控制设计提供两种方法来估计系统的频率响应模型。
脱机频率响应估计
的模型线性化电路应用在仿真过程中，用指定频率的输入扰动信号激励系统，并记录模型输出的响应(图7)。仿真结束后，对记录的输入和输出信号进行处理，计算模型的频率响应。
在线频率响应估计
在实时运行过程中，利用该方法估计了物理装置的频率响应频率响应估计器块．该模块将正弦测试信号注入电站公称运行点，并且随着输出信号数据的收集，频率响应被不断地改进
下表显示了可以根据频率范围、精度和估计速度的估计需求注入的扰动信号。
| 输入信号类型 | 离线/在线评估的可用性 | 频率范围(窄带或宽带) | 精度 | 的速度估计 | 有用的时候…… |
|---|---|---|---|---|---|
| 1(低)至5(高)量表 | |||||
| Sinestream | 离线、在线 | 窄带 | ★★★★★ | ★ | 系统包含强非线性或需要高度精确的频率响应模型。 |
| 尖声地说 | 离线 | 宽带 | ★★ | ★★★ | 系统在频率范围内几乎是线性的。当您希望快速获得大量频率点的响应时也很有用。 |
| 伪随机位序列 | 离线 | 宽带 | ★★ | ★★★ | 系统包含高频开关元件，如通信和电力电子系统。 |
| 一步 | 离线 | 宽带 | ★ | ★★★ | 在所有频率上均匀地激发系统，直到尼奎斯特频率 |
| 随机 | 离线 | 宽带 | ★★ | ★★★ | 你对你所估计的系统没有太多的了解。 |
总之，计算系统的频率响应对于控制分析和设计是很重要的。MATLAB和Simu金宝applink提供了不同的方法来获得系统的频率响应。要了解关于这些方法的更多信息，请参阅下面的示例和参考资料。
