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[开源汇总] 【分享帖】官方开源教程 云台传递函数分析和应用

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步兵Extreme
2017-11-1 10:26:38 显示全部楼层
xieteng 发表于 2017-11-1 09:54
请问第三部份的图形中,深蓝色的图形是分别用什么数据经过fft变换画的,因为你只提到第一个图是用电流和角 ...

所有的fft变换都是针对该部分的传递函数对应的输入输出做的,用于验证系统辨识得到的传递函数。例如闭环传递函数对应的是目标角速度和实际角速度
沙发

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步兵Extreme
2017-11-2 11:49:17 显示全部楼层
pangshaoyang 发表于 2017-11-1 22:35
您好,一、先说下对于这两次的帖子我的理解,不对的地方还请您指正:1、选择闭环辨识(闭环可以使系统有更 ...

由于在不同版本的教材、不同领域内的定义都存在差异,在讨论控制系统时统一几个概念:
1、截止频率wc:闭环系统的开环幅频响应穿过0dB对应的频率
2、穿越频率wx:闭环系统的开环相频响应穿过180°对应的频率
3、带宽频率wb:闭环幅频特性下降到-3dB时对应的频率
一、
1、开环辨识和闭环辨识是两种完全不一样的方法,激励信号的输入位置都不同,例如本文中的开环辨识是直接给电机发送电流信号,而闭环辨识的输入值是目标角速度。这里使用两种方法进行辨识主要是为了给大家做展示,应用中要根据实际情况选择方法,如果系统切断反馈回路后无法工作就选择只能用闭环辨识。例如要辨识pitch轴云台,就必须要有位置环和速度环来保证云台在一定范围内运动而不失控,在此基础上运用闭环辨识。
2、选择1Hz作为起始频率主要是因为之前进行过测试,输入频率过低的信号云台跟随效果很差,可能会影响辨识。针对闭环辨识确实是尽量把输出幅值高于系统的输入幅值的部分数据采集进来,这样可以分析系统的原始带宽。开环辨识则不需要考虑这样的问题,因为输入输出信号的物理意义完全不一样,没有比较的意义。
3、在设计补偿器或者控制器的时候,首先是调整增益,除了考虑相角裕度和幅值裕度,还需要观察阶跃响应的稳态误差,需要在几个指标之间平衡。本文中的开环系统在加入反馈之后稳态误差较小,幅值裕度影响不大,因此主要考虑相角裕度。
二、
1、在运算性能足够、被控对象能够响应的的情况下,采样频率越高,误差越小,控制效果越好。理论上来说采样频率达到截止频率的10倍即可取得较好的控制效果,但是对于我们的传感器和云台来说,可以轻松达到1kHz的控制频率,因此应该选用1kHz。
2、不是要保持一致,采样周期可以小于控制周期。但是在离散控制系统中,控制器按照一定的频率进行运算,如果采样周期小于控制周期,例如1ms采样,5ms运算,实际上控制器还是5ms获取一次数据然后进行运算,相当于控制器对采样信号重新进行了一次采样,因此实际控制效果还是由控制频率所决定的。
3、对,在确定辨识频率之前需要对系统的频率响应有大致的了解,覆盖尽可能多的有效频带。
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步兵Extreme
2018-3-19 15:55:45 显示全部楼层
kxhit 发表于 2018-3-2 19:55
已知闭环传函tf1是怎么推得开环传函G(s)? 为什么我推出来是这样的开环传函?请教!!!
@Extreme  @ro ...

论坛好像没有@用户提醒的功能,很久没关注这个帖子了,今天才看到,统一回答一下你的问题。
1.系统辨识的阶数选择,我在文章中有简单的提到:针对各个环节,如果物理意义明确,例如PID控制器自身,那么可以根据实际的传递函数零极点个数来确定阶数;但是如果涉及到没有明确模型的环节,例如电机、云台组成的复杂系统,我们只能理论上分析一下它的传递函数形式,实际情况根本搞不清楚,对于这样的环节,只能利用实验方法(系统辨识),对照fft计算出的频响曲线来确定系统阶数。
2.传递函数转化我直接用matlab计算的,刚才又对比了一下,其实跟你手算的结果是一样的,只是多了一对重合的零极点,实际的bode图和阶跃响应都是完全一致,你可以自己用Linear System Analyzer看一下两者的区别。
地板

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步兵Extreme
2018-4-3 12:05:05 显示全部楼层
kxhit 发表于 2018-3-23 22:21
感谢回答! 在实际校正中,加入补偿环节后,实际电流目标值会超过6623电调的限幅值,进入到饱和区,造成 ...

超过电调的限幅这个受硬件限制没办法通过软件调整的,话说6623电机扭矩挺大的了,如果实际应用中还是出现扭矩不够,那可能是负载过大,是否可以从机械的角度考虑做出优化?
补偿器的阶次一般是跟输入到sisotool的系统阶数差不多,具体根据效果来选择吧,尽量选低一点,阶数高了确实会导致不稳定。
5#

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步兵Extreme
2018-11-6 00:46:58 显示全部楼层
pan 发表于 2018-5-11 09:16
非常感谢楼主的分享,写的非常好,有几个问题请教下楼主:
1)辨识过程中信号激励源幅值如何选取,幅值过小 ...

1. 根据实际工况来,扫频时让云台有比较明显的抖动即可,因此高频部分需要提高振幅
2. 把开环增益整体调大,带宽基本上也会跟着增加
3. 相位是不可能超前的哈,相频曲线在0°以上只是坐标系不同,我选取的是从0-360°,下移360就得到负的相位了
6#

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步兵Extreme
2018-11-6 00:55:04 显示全部楼层
国窖1573 发表于 2018-11-4 11:12
弱弱的问一句,系统的带宽,是什么意思呢

带宽有很多种不同的定义,对现实中最常见的低通系统来说(例如云台),一般是选取3dB带宽:当输出幅度降为原来的0.707倍,也就是幅频特性曲线下降到-3dB时,对应的频率即是系统的带宽。
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