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。 |