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  • 【自动控制原理】系统带宽
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    2021-01-30 21:41:28

    系统带宽ωB

    定义:控制系统带宽对于低频增益为0dB的系统是指增益降低到-3dB的频率范围

    系统带宽可以体现控制系统性能:

    1. 带宽大的能复现输入信号的频率范围大,同时容易引入高频噪声
    2. 系统阶跃响应速度与带宽大致成正比,调整时间与带宽大致成反比

    另外,开环系统幅频特性增益交界频率(过零频率、穿越频率)(crossover frequency)ωc、闭环系统幅频特性截止频率(带宽)ωB 在一定阻尼比条件下有下面的关系:
    ω B = 1.6 ω c 0.2 ≤ ζ ≤ 0.8 \omega_B = 1.6\omega_c\quad0.2\leq\zeta\leq0.8 ωB=1.6ωc0.2ζ0.8

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    1、控制系统带宽一般指闭环系统的bode图中幅频特性曲线下降到-3分贝所对应的频率,注意这里是闭环系统的幅频特性,不是分析稳定性用的开环系统幅频特性。 2、控制系统带宽主要由其闭环传递函数的零极点决定,...

    带宽的定义

    1、控制系统的带宽一般指闭环系统的bode图中幅频特性曲线下降到-3分贝所对应的频率,注意这里是闭环系统的幅频特性,不是分析稳定性用的开环系统幅频特性。

    2、控制系统的带宽主要由其闭环传递函数的零极点决定,反映了当参考信号高于此频率后时,系统将无法以正常幅度跟踪,因而带宽越大,系统能响应的频率也越快。

    3、当相位角变化180时的频率范围就是带宽。在这个范围内,负反馈是不可能变成正反馈的,也就是系统是稳定的。带宽主要是由时间常数决定的。

    并不是带宽越大越好

    系统的带宽反映了系统响应的快速性,也反映了对输入信号的复现能力。如果系统带宽过宽,现实世界的噪声引入系统,造成不利影响。

    稳定裕度(一般指开环系统)

    截止频率(开环)和带宽(闭环)

    两者变化方向相同,值不同。

    阻尼比

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    带宽的含义

    带宽的概念在不同领域有不同的含义。对伺服系统来说,带宽就是伺服系统能响应的最大正弦波频率。用专业一些的语言描述,就是幅频响应衰减到-3dB时的频率(-3dB带宽),或者相频响应滞后90度时的频率。
    这是个很抽象的概念,为了清楚说明这个概念,下面就介绍几个基本概念:

    • 信号的频率成分
      任何信号都由有限个或无限个正弦信号叠加而成,这些正弦信号的频率各不相同,这些频率就是信号的频率成分。举个例子,方波信号可以分解为无限多个频率的正弦波,如图1所示,这些都是组成它的频率成分。
      图1
      将这些频率成分由低频开始逐次叠加,叠加的过程如下图所示。
      在这里插入图片描述
      下图显示了前25次谐波叠加的动态过程。可见,叠加的频率成分越多,原来的波形就能得到越好的还原。如果方波通过一个带宽无限的系统,那么所有频率成分都可以顺利通过,方波会无失真的被再现。如果方波通过一个带宽有限的系统,则带宽之外的频率成分会损失掉,方波就会发生失真。带宽越大,损失掉的频率成分就越少,失真也就越小。
      在这里插入图片描述
    • 增益
      实际上就是放大倍数,是一个无量纲的数字,经常用分贝表示。
    • 分贝
      分贝用来衡量增益(放大倍数)的单位,是一个比值,没有量纲。对于振幅类的变量,把放大倍数取对数(以10为底),然后乘以20,就得到了用分贝描述的增益。因此,-3dB实际上就是0.707倍,二者是一回事。
    • 伯德图(对数频响图)
      伯德图是用来描述系统频率响应特性的图,其横坐标是频率,纵坐标轴是增益(放大倍数)或相位,坐标轴刻度以对数坐标表示。一个典型的伯德图如图4所示.

      伺服系统也是一种信号系统,可以看成一个低通滤波器。它总是让频率较低的成分通过,而把频率高的部分衰减掉。因此,带宽越宽,伺服系统的输出跟随输入指令的能力就越强,系统的动态性能就越好。

    为了更严格,更有操作性,《交流伺服驱动器通用技术条件》(JB T 10184-2000 )规定了伺服驱动器带宽的测试方法:驱动器输入正弦波转速指令,其幅值为额定转速指令的0.01倍,频率由1Hz逐渐升高,记录电动机对应的转速曲线。随着指令正弦频率的提高,电动机转速的波形曲线对指令正弦波曲线的相位滞后逐渐增大,而幅值逐渐减小。相位滞后增大至90度时的频率作为伺服系统90度相移的频带宽度;幅值减小至低频时0.707倍的频率作为伺服系统-3dB频带宽度。

    需要指出的是,伺服系统是一个多闭环嵌套的控制系统,其有3个控制回路,由内而外依次是电流环、速度环和位置环,其带宽也依次降低。JB T 10184-2000 规定的带宽实际是速度环带宽。考虑到伺服产品指标的混乱,如果厂商没有明确说明其带宽是哪个回路的,则有必要向生产商确认其提供的带宽指标到底是哪个环的。

    另外,许多伺服驱动器产品都有多种工作模式,可以设置为高动态性能模式、高精度模式等等,即使是用的同一个伺服驱动器,如果设置不同,系统的带宽也不相同。

    Reference:
    http://blog.sina.com.cn/s/blog_87b0850d0100zyb0.html
    http://blog.sina.com.cn/s/blog_87b0850d010107b4.html

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  • 伺服系统带宽 原文:https://wenku.baidu.com/view/bde80b1b650e52ea551898ab.html 电机驱动器如何测试? https://zhidao.baidu.com/question/1574946765701375620.html 无论是什么种2113类的电机控制器或...

    伺服系统带宽

    原文:https://wenku.baidu.com/view/bde80b1b650e52ea551898ab.html

     

    电机驱动器如何测试?

    https://zhidao.baidu.com/question/1574946765701375620.html

    1. 无论是什么种2113类的电机控制器或变频器,在运行的过程中均存在不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。谐波5261会引起电机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗的增加,直接导致电机的真实效率降低,并且有可4102能出现温升过高问题。因此在做电机控制器的设计或选型时,其输出信号的谐波含有率是一项比较重要的指标。

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    电机带宽

    https://blog.csdn.net/qq_33835307/article/details/96836357
     

    电机控制电路程序带宽和硬件带宽的关系,应该如何设计相关参数?

    https://www.zhihu.com/question/56780194/answer/241721270

    理解电机控制系统中的带宽问题

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/112950521

     

    伺服电机的频响带宽的具体测试方法是怎样的?

    https://zhidao.baidu.com/question/876380631248106132.html

    向驱动器输入正弦波转速指令,其幅值为额定转速指令值的0.01倍,频率由1Hz逐渐升高,记录电动机对应的转速曲线,随着指令正弦波频率提高,电回动机转速的答波形曲线对指令正弦波曲线的相位逐渐增大,而幅值逐渐减小,相位滞后增大至90°时的频率作为伺服系统90°相移的频带宽度;幅值减小于1/√2的频率作为伺服系统-3dB频带宽度。

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空空如也

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