频率分析法分析绘制奈奎斯特图、波特图

Question

现有电路已知输入电压，通过电压控制转子旋转转速，不同转速下可测得不同的不平衡值，不平衡角度。

网上的很多文章是基于传递函数绘制奈式曲线，而现有电路并没有传递函数，只有输入和输出。这种场景似乎频率分析法可以绘制？希望有懂哥赐教。

绘制奈式曲线，波特图

Answer 1

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使用频率分析法绘制奈奎斯特图和波特图

步骤：

1. 收集数据：

   • 在不同转速下测量输出不平衡值和不平衡角度。
   • 将数据整理成频率和幅值/相位的表格。

2. 绘制奈奎斯特图：

   • 对于每个频率点，将幅值以 dB (20 log10) 绘制在纵轴上，相位绘制在横轴上。
   • 连接数据点形成奈奎斯特曲线。

3. 绘制波特图：

   • **幅值图：**在纵轴上绘制幅值 (dB)，在横轴上绘制频率。
   • **相位图：**在纵轴上绘制相位 (度)，在横轴上绘制频率。

代码示例（Python）：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 输入电压、不平衡值和角度数据
frequencies = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]
unbalances = [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0]
angles = [0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180]

# 绘制奈奎斯特图
plt.figure()
plt.plot(angles, unbalances, 'o-')
plt.xlabel('Phase (deg)')
plt.ylabel('Magnitude (dB)')
plt.title('Nyquist Plot')

# 绘制波特图
plt.figure()

# 幅值图
plt.subplot(211)
plt.plot(frequencies, 20*np.log10(unbalances), 'o-')
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Magnitude (dB)')
plt.title('Bode Plot - Magnitude')

# 相位图
plt.subplot(212)
plt.plot(frequencies, angles, 'o-')
plt.xlabel('Frequency (Hz)')
plt.ylabel('Phase (deg)')
plt.title('Bode Plot - Phase')

plt.show()

注意：

• 确保输入数据足够覆盖所需的频率范围。
• 对于非常低的频率，幅值可能需要以 dBV (20 log10(V)) 测量。
• 如果不平衡值非常小，可能需要使用放大器或其他设备进行放大。