PID控制系統的比例增益和頻寬的關係是怎樣的呢?

時間 2021-06-08 14:09:32

1樓:隔壁小胡

首先看一下系統頻寬的定義。頻寬頻率一般指閉環系統的bode圖中幅頻特性曲線下降到-3分貝所對應的頻率。只看這個定義的話,難以想象到它有什麼實際意義。

我們可以這樣理解它:閉環系統bode圖幅頻特性曲線下降到-3分貝時,幅值的放大倍數約為70%。如果訊號頻率大於頻寬頻率,那麼幅值的放大倍數將小於70%,頻率越大,訊號衰減越嚴重。

當然這個分析的前提是我們認為系統具有低通濾波器的特性,而對於具有低通濾波器特性的系統來講,頻寬頻率也等於截止頻率。

回到問題上,PID控制器,當控制系統的比例增益變大,如果看閉環bode圖,幅頻特性曲線會往上抬,頻寬頻率增大,有利於訊號的跟蹤,但可能對雜訊敏感(雜訊往往是高頻的);看開環bode圖,同樣幅頻特性曲線會往上抬,穩定裕度下降,可能不穩定。

如果從另乙個角度看。

開環bode圖上的剪下頻率Wcg(也叫幅值穿越頻率,和穿越頻率Wcp不一樣) 和閉環bode圖上的截止頻率 具有同向性。它們之間存在關係:剪下頻率 與其單位負反饋的截止頻率 同向增大,而且 \omega_c" eeimg="1"/>。

因此,我們從開環bode圖就可以判斷系統截止頻率的變化,如果剪下頻率變大了,截止頻率也會變大。

把積分項和微分項去掉後發現確實是kp增大頻寬增大,為什麼?為什麼加上積分項和微分項就會有相反的規律?

連續的PID控制器的傳遞函式有以下兩種表示形式:

第一種: ,這種情況下控制器增益就是 ;

第二種: ,這種情況下控制器增益是 吧(不知道有沒有算錯)。

而在Matlab/Simulink中的PID模組應該用的是第二種形式,增大 後控制器增益真的增大了嗎,我目前猜測是這個原因

上面控制器的開環增益算錯了吧,化作尾一標準型,第一種應該是 ?第二種應該是 ??

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