頻率特性法是自動控制原理中的一個核心分析方法，它通過在復數平面上的極坐標圖來展示系統傳遞函數G(jω)隨角頻率ω變化的情況。這種圖示方法，通常稱為Nyquist圖，因其直觀性而便于分析系統的動態特性。在頻率特性分析中，不同的系統環節會展現出獨特的圖形特征，例如慣性環節的極坐標圖表現為向虛軸的偏離，而積分環節則呈現為一條直線。伯德圖是另一種用于展示系統頻率特性的圖形工具，它包括幅頻特性和相頻特性兩部分。伯德圖通過對數刻度的橫軸表示角頻率ω，從而能在一個圖中展示系統在整個頻率范圍內的響應。幅頻特性圖上的縱坐標表示以分貝（dB）為單位的傳遞函數的模值，而相頻特性圖上的縱坐標表示傳遞函數相位角的對數。在伯德圖中，頻率的表示方法允許我們在寬廣的頻率范圍內觀察系統特性。例如，2倍頻程和10倍頻程的變化，以及特定頻率點的標記，都是以對數刻度來表示的，這樣在ω=0處無法精確標注。Nyquist穩定判據是基于頻率特性的一個穩定性分析方法，它能夠判斷閉環系統的穩定性。在系統設計過程中，設計師會考慮系統的結構、元件的選擇、補償網絡的設計等因素，以確保系統滿足設計要求。系統設計的關鍵在于選擇合適的補償方法，并設計出傳遞函數滿足設計指標。常見的設計方法涉及對開環幅頻特性的優化，確保在低頻段滿足放大系數和相位裕度的要求，在中頻段有足夠的穿越頻率寬度，而在高頻段則避免特殊設計以保持開環放大系數。通過伯德圖的分析，設計師可以直觀地調整系統的幅頻特性，以改善系統的響應速度。但是，這種調整可能會減少系統的穩定裕度，甚至導致系統不穩定。因此，在設計過程中，必須在系統的性能和穩定性之間找到適當的平衡點。