一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求文章(一)一阶惯性环节采用后置反馈的方式可以实现较精确的系统跟踪性能。上述系统的传递函数为因此启动性能良好,另,一阶惯性环节无超调量,因此可通过修改反馈参数实现最优的跟踪性能。因此在针对温度等变化较小的物理量方面的控制上是较占优势的,但精确跟踪也就意味着出现高频干扰、低频干扰、白噪声时,传感器也会精确地将这些干扰输出。这对一些容易受到干扰的系统是极为不利的。如下图为加入高频正弦信号后上述系统的输出(幅值为1,频率为1000(rad/sec))可见,系统虽然有一定的滤.

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文章(一)

 一阶惯性环节采用后置反馈的方式可以实现较精确的系统跟踪性能。

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

上述系统的传递函数为

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

因此启动性能良好,另,一阶惯性环节无超调量,因此可通过修改反馈参数实现最优的跟踪性能。因此在针对温度等变化较小的物理量方面的控制上是较占优势的,但精确跟踪也就意味着出现高频干扰、低频干扰、白噪声时,传感器也会精确地将这些干扰输出。这对一些容易受到干扰的系统是极为不利的。

如下图为加入高频正弦信号后上述系统的输出(幅值为1,频率为1000(rad/sec))

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

可见,系统虽然有一定的滤波性能(正弦输出幅值小于1),但对于高次谐波而言,滤波能力实为有限。 

如下图为加入低频正弦信号后上述系统的输出(幅值为1,频率为1(rad/sec))

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

针对上述情况,就需要设计一个带滤波的信号跟踪模型。

第一种设计路线:平均法,将上述图中输出信号进行积分,然后求本段平均值作为输出值,模型如下图:

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

 仿真结果如下图

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求 频率为70Hz时

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求频率为320Hz时

可见,平均法启动速度快,对高频谐波的滤除效果良好。

未完待续。。。。。。。

文章(二)

 由文章(一)可见,平均法启动速度快,对高频干扰信号的滤除效果良好。但对低频干扰的滤除效果有限。

因此,本节采用二次平均法来缓解这个问题,如图

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

将文章(一)中输出信号与传感器直接输出信号加权平均,最后得出相应的输出信号,如下图

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

该方法改善了平均法滤除低频干扰时超调的影响,但仍然未能完全滤除低频干扰。

可在该信号后再次平均以改善输出信号,读者可自行尝试。

另:可采用传感器输出信号的微分信号作为参考,以该微分信号的大小进行分区分段控制,或可取得不错的效果

文章(三)

 由文章(二)可知,二次平均法改善了一次平均法滤除低频干扰时超调的影响,但仍然未能完全滤除低频干扰。在启动过程尤为严重

因此,通过改变反馈控制系统参数结合平均法是一个不错的选择,仿真如图:

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

通过改变比例系数,可以实现一定的滤波效果,此方法是通过降低响应参数的方式实现一级滤波,通过平均法实现二级滤波,仿真结果如下图:

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

文章《一阶惯性传感器的快速跟踪性能实现》中,最终传递函数为:

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

本例中,传递函数为

一阶惯性滤波特点_传递函数的固有频率怎么求

启动性能与文章《一阶惯性传感器的快速跟踪性能实现》中接近,且较大地滤除了高频、低频干扰

可见,该控制方式可以兼顾启动速度与稳态性能。滤波、启动效果俱佳。

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