奈奎斯特图,是一种
线性控制系统的频率特性图,对于一个连续时间的线性非时变系统,将其
频率响应的
增益及
相位以
极坐标的方式绘出。
频率响应法(Frequency-response Analysis)是二十世纪三十年代发展起来的一种经典工程实用方法,是一种利用频率特性进行控制系统分析的方法,可方便地用于控制工程中的系统分析与设计。
奈奎斯特图上每一点都是对应一特定频率下的频率响应,该点相对于原点的角度表示相位,而和原点之间的距离表示增益,因此奈奎斯特图将振幅及相位的
波德图综合在一张图中。
一般的系统有
低通滤波器的特性,高频时的频率响应会衰减,增益降低,因此在奈奎斯特图中会出现在较靠近原点的区域。
闭环负反馈系统的稳定性评估可以由
开环系统(同一个系统,但不考虑其
反馈回路)的奈奎斯特图,配合
奈奎斯特稳定判据判断其稳定性。此方法甚至可以用在有延迟的系统,或是
传递函数不是有理函数的系统,这些系统用其他方法都很难分析。可以借由图线围绕的次数及
开环传递函数右半平面的极点数量来判断稳定性。
增益裕度可以用图形越过实轴的数值(
幅值裕度),或图线穿过
单位圆时的相位(
相角裕度)来计算。
奈奎斯特图可以提供一些有关传递函数的信息。例如曲线进入原点时的角度可以计算
极点个数和
零点个数的差。
当手绘奈奎斯特图时,可以画出图形的外观,但座标轴部份有些调整,以显示一些重要部份的信息。当用计算机绘图时,需要包括所有有关的频率范围,因此频率可能会用对数的方式增加,以包括大的频率范围。