自动控制原理带宽的进一步解释
控制系统的带宽理解
控制系统的带宽理解控制系统的带宽啊，这可真是个有趣的玩意儿！就好像是一条道路，有的宽，有的窄。
你想想看，带宽就像是我们家里的水管。
如果水管很粗，那水就能哗哗地流得特别畅快，对吧？控制系统的带宽宽呢，就意味着它能快速地处理大量的信息，反应灵敏得很呢！但要是带宽窄呀，就好像那细细的水管，水流就慢悠悠的，处理信息的速度也就慢了下来。
比如说我们用手机看视频，有时候会卡顿，这说不定就是带宽不够呢！就像是路太窄了，车多了就走不动啦。
那控制系统也是一样呀，带宽不够的时候，它就没办法及时地应对各种情况啦。
再打个比方，带宽宽的控制系统就像是一个身手敏捷的运动员，反应迅速，动作精准。
而带宽窄的呢，就有点像个行动迟缓的老人家啦，得慢悠悠地来。
那怎么才能让控制系统的带宽变宽呢？这就像是我们要拓宽道路一样，得下点功夫呀！可以优化系统的设计呀，让它更高效地工作。
还可以升级硬件呀，给它更强的“心脏”。
你说这带宽重要不重要？那肯定重要呀！要是控制系统的带宽不行，那好多事情都没法好好干啦！就像你想跑得快，可路太窄，怎么跑呀？而且带宽还会影响到很多方面呢。
比如说在工业生产中，如果控制系统的带宽不够，那生产效率可能就上不去呀，产品质量也可能受影响呢。
在智能设备中，如果带宽不给力，那使用体验可就大打折扣啦。
所以呀，我们可得重视控制系统的带宽呀！别小瞧了它，它可是有着大作用呢！就像我们不能小瞧了任何一个小细节一样，往往就是这些小细节决定了成败呀！那我们是不是应该多花点心思在这上面呢？让我们的控制系统变得更强大，更高效，这样我们的生活和工作才能更顺利呀，你说是不是呢？总之，控制系统的带宽可真是个值得我们好好研究和关注的东西呀！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
“自动控制原理”课堂教学演示模型设计
“自动控制原理”课堂教学演示模型设计赵炯;张涛;刘思江;凌从高【摘要】笔者为解决“自动控制原理”教学中比较抽象等问题,设计了一套由操作演示软件、单片机控制模块和被控模块组成的教学模型.将LabVIEW开发软件用于设置模式、输入信号类型和参数,通过USB与单片机模块通信,它可以控制被控模块转盘转速,并用旋转编码器采集运行数据反馈至该软件.学生可亲自操作,通过观察被控过程,加深对开闭环控制、传递函数、时间和频率响应、PID校正等的理解和应用.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2014(036)002【总页数】4页(P82-85)【关键词】教学演示模型;单片机;LabVIEW【作者】赵炯;张涛;刘思江;凌从高【作者单位】同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】G642.0“自动控制原理”课程的教学通常采用讲授法，讨论法和联系法等。
由于该课程理论性比较强，学生对于教师所讲授的知识难以融会贯通。
因此，如何使用更先进的教学方法来提高教学的效果是摆在我们面前的重要问题。
本文介绍的便携式“自动控制原理”课堂教学演示模型，旨在直观地演示该课程中的知识，提高课堂教学效果。
按照功能不同，本教学模型可以分为三个组成部分:①被控运动装置;②单片机数据采集与控制装置;③操作界面与显示软件。
1 被控运动装置被控运动装置是整个模型的基础，主要包括执行元件、被控装置和检测元件等。
其结构设计要考虑原材料，设计方案的加工难度，采用的工艺不能太复杂，系统的精度不能太高，能在实验室简单的条件下制作出来即可。
由于采用直线运动来显示被控物体的运动状态，简单直观。
据此，设计了由无刷直流电机、电机驱动器、转盘、绕线轮、标记物和标尺等元件组成的被控装置。
其结构如图1所示。
带宽的进一步解释
自动控制原理
M
b
Байду номын сангаас
在频率法中，整个闭环系统可以看作是一个低通滤波 器，带宽越宽，输出复现精度就越高。带宽反映了系统的 响应速度。所以设计的时候总希望带宽要宽。但带宽的值 要受到噪声误差和不确定性的限制。否则，或者是噪声误 差太大，或者是所设计的系统实际上不能稳定工作。 为方便起见，一般都是在开环频率特性曲线 上设计闭环系统，开环系统的截止频率越大， 带宽越宽。因此说截止频率越大，系统的反应 速度越快。
开环与闭环幅率特性对比
20log | G( j ) |
(0) 0.707(0)
自动控制原理
M
| ( j ) |
0
b
开环对数幅频特性图
以单位负反馈系统为例：
闭环幅频特性图（不取对数）
G ( j )
闭环频率特性与开环频率特性的关系：( j ) 1 G( j )
| G( j ) | 1 当频率低的时候： | G( j ) | 1 当频率高的时候：
autocumt@
中国矿业大学信电学院
带宽的解释
r(t)
自动控制原理
M
(0) 0.707(0)
0
t
0
b
r(t)
0
t
从频谱分析的角度看，阶跃信号在时间为零时有 跳变。频谱中包含有高频分量，闭环系统的带宽越宽， 能通过它的高频信号就越多，输出与输入信号的形状 越接近，反应速度也就越快。
G ( j ) (0) 1 1 G ( j ) G( j ) ( j ) ( j ) 0 1 G( j ) ( j )
闭环幅率特性图如右图所示
autocumt@
中国矿业大学信电学院
控制系统的带宽与二阶系统的简单定性理解
控制系统的带宽与⼆阶系统的简单定性理解先上⾃动控制原理上⾯的定义： 当控制系统的幅频特性下降到⽐零频率幅值低3dB时，所对应的频率为带宽频率，简称带宽。
系统的带宽反应了系统响应的快速性，也反映了对输⼊信号的复现能⼒。
带宽⼤，系统的响应越快咯，但是带宽过宽，那么现实世界中的噪声会引⼊系统，造成不利影响。
其实带宽可以⽤于很多的地⽅，但是对于控制系统⽽⾔，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。
⽽-3db就是放⼤倍数为0.707的时候的频率值。
由于带宽和过渡过程时间成反⽐，所以说只要增⼤带宽可以是系统的快速性变好。
为了更严格，更有可操作性，《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。
同时，-3dB带宽与90度相移带宽通常并不相等，所以说⼀个系统带宽是多少时，必须说明是-3dB带宽还是90度相移带宽。
读者可以根据控制系统设计中讲的输⼊信号的频谱看起是不是能够通过该系统，同时也就是说可以把整个系统看成为⼀个滤波器。
需要指出的是，带宽并不是伺服系统的唯⼀指标，还有精度，稳定性等等，使⽤当中要平衡各指标，结合具体的⽤途来综合考虑，并不是带宽越⼤就⼀定越好。
在成本⼀定的前提下，带宽提⾼就意味着其它指标的下降，如精度和稳定裕度。
⽽在保证其它指标不变的前提下，更⾼的带宽就意味着更⾼的成本。
同时笔者在学习电⼦技术的时候了解电⽓系统⾥⾯增益与带宽的乘积⼏乎为⼀个定值，所以我们设计系统的时候不能直视⼀直盯住⼀个值。
自动控制原理理解
自动控制原理理解自动控制原理是现代科技领域中一个十分重要且广泛应用的概念，它涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识，是实现自动化生产和智能化系统的基础。
通过对自动控制原理的深入理解，我们可以更好地设计和应用自动控制系统，提高生产效率，降低成本，提升产品质量，实现人们对于智能化生活的需求。
自动控制原理的核心在于建立数学模型描述被控对象及其控制系统之间的关系，通过对系统输入和输出信号的监测和比较，实现对被控对象的控制。
自动控制系统主要由传感器、执行器、控制器和执行对象四个部分组成。
传感器负责将被控对象的状态转换成电信号，控制器根据输入信号和预设参数计算出控制信号，执行器将控制信号转换成相应的动作对被控对象进行调节。
这一过程通过反馈机制不断调整控制信号，使得被控对象的输出状态逐渐接近预期值，实现系统稳定运行。
在自动控制原理中，最常见的控制方式包括比例控制、积分控制和微分控制，通过这三种方式的组合可以实现更为精确的控制效果。
比例控制主要根据被控对象的偏差大小来调整控制信号的幅值，积分控制则是根据偏差的积分值来调整控制信号，微分控制则是根据偏差变化的速率来调整控制信号，三者的合理组合可以实现对被控对象更为精准的控制。
除了传统的比例、积分、微分控制外，现代自动控制系统还广泛应用了模糊控制、神经网络控制和遗传算法等先进技术。
模糊控制通过模糊逻辑推理实现对非线性系统的控制，神经网络控制则利用人工神经网络模拟人脑神经元的工作方式，遗传算法则通过模拟自然界的进化过程寻找最优解。
这些新技术的引入使得自动控制系统在复杂、非线性系统中的应用更加普遍。
在工业生产中，自动控制系统被广泛应用于机械加工、化工生产、电力系统等领域，通过自动控制原理实现对生产过程的监测和调节，提高生产效率，降低能源消耗，减少人为错误，提升产品质量。
在日常生活中，自动控制系统也随处可见，例如智能家居系统、自动驾驶汽车等，都是基于自动控制原理实现的。
自动控制原理网络控制知识点总结
自动控制原理网络控制知识点总结自动控制原理是指利用现代计算机和网络技术，对工业过程进行监测、控制和调节的一门学科。
在当今工业生产中，网络控制已经成为不可或缺的一部分。
本文将就自动控制原理中的网络控制知识点进行总结和分析，以帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
一、网络控制基础知识网络控制是在现代计算机和网络技术的支持下实现的，因此对于网络控制的学习，首先需要了解计算机网络和控制系统的基本概念。
1. 计算机网络计算机网络是指将多台计算机通过通信链路连接在一起，共享资源并进行信息交流的系统。
计算机网络的组成部分包括服务器、客户端、路由器、交换机等。
2. 控制系统控制系统是指用来控制和调节工业过程的系统。
根据反馈信号的不同，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
二、网络控制的主要技术1. 远程监控远程监控是指通过网络将工业过程中的数据传输到中心控制室，实时监测工业过程中的各项指标，并根据需求进行相应的控制和调节。
2. 自动化控制自动化控制是指通过计算机和网络技术，将传感器采集到的数据输入到控制计算机中进行处理，然后通过执行机构对工业过程进行控制和调节，实现自动化的控制。
3. 数据采集数据采集是网络控制中的重要环节，通过传感器将工业过程中的数据采集到计算机中进行处理和分析，为后续的控制决策提供依据。
4. 调度管理调度管理是指根据工业过程的特点和需求，合理安排生产计划和资源的分配，通过网络控制实现对工业过程的调度和管理，提高生产效率和质量。
5. 通信协议通信协议是网络控制中不可或缺的一部分，它规定了计算机和网络设备之间进行通信所必须遵循的规则和标准，确保网络控制的稳定和可靠。
三、网络控制的应用领域1. 工业自动化工业自动化是网络控制的重要应用领域之一。
通过网络控制可以实现对工厂设备、生产线等的自动化控制和管理，提高生产效率和产品品质。
2. 智能交通系统智能交通系统是指利用网络和控制技术对交通系统进行监测、控制和管理的系统。
怎样理解控制系统中的带宽
怎样理解控制系统中的带宽0. 写在前⾯在控制系统的稳定性与动态特性分析中，总少不了“带宽”这个量，本⽂尝试从带宽的定义，对系统动态特性的影响及其与系统稳定性之间的相关关系进⾏介绍。
由于作者⾮控制专业科班，在表述中可能出现不专业的名词，如有错误还请指出便于改正。
1. 带宽的定义“带宽”是⼀个⾮常宽泛的概念，在通信，控制以及信号处理中都常出现。
⽽本⽂针对控制系统中带宽相关内容进⾏讨论，希望为读者提供⼀个理解带宽概念的参考内容。
从宏观的⾓度上来说，在线性定常系统（LTI ）中，假定⼀个单输⼊单输出系统，对任意输⼊的激励，必然有相对应的输出响应。
从频域的⾓度来说，如果我们知道激励信号从0 Hz 开始到∞时，系统输出的响应，那么我们就得到了该系统的频域特性，可以据此描绘输出与输⼊信号的幅值与相⾓之间的关系也即可以⽤Bode 图来表⽰该系统的特性。
⽽对于控制系统⽽⾔，跟随给定，抵抗扰动就是其⽬标。
通常以系统某个或多个变量的反馈形成闭环来实现该⽬标。
在这个过程中，就有了所谓“开环传递函数”与“闭环传递函数”两个概念。
这⾥的开环传递函数为G (s )H (s )，⽽闭环传递函数为G (s )/(1+G (s )H (s ))。
对于开环传递函数，⼀般以开环截⽌频率（开环幅频特性曲线穿越0 dB 线的频率，常记为ωc ）描述其特性，⽽闭环传递函数以闭环带宽（闭环幅频特性中幅值相⽐0 Hz 频率下降3 dB 的频率，常记为ωb ）分析其特性。
当然，这⾥闭环带宽为什么以幅值下降3 dB 作为度量，这时其幅值为原信号的√2/2，从能量上衰减了1/2，可能这就是原因。
虽然开环截⽌频率与闭环截⽌频率（闭环带宽）是两个不同的物理量，但在控制系统分析中，常采⽤开环传函分析闭环特性，因此⼆者实际存在⼀定的相关关系。
开环截⽌频率与单位负反馈的闭环带宽具有同向性，也就是⼆者是同向增⼤的，并且有ωb >ωc 。
以⼀个⼆阶开环系统G ol 为例进⾏分析，其单位负反馈闭环传递函数为G cl ，传递函数⽰例为：G ol (s )=ω2ns (s +2ζωn )G cl (s )=ω2ns 2+2ζωn +ω2n对于该典型系统的开环截⽌频率和闭环带宽的计算，可以求解满⾜下式的频率：|G ol (j ω)|=|ω2n(j ω)(j ω+2ζωn )|=1|G cl (j ω)|=|ω2n −ω2+2ζωn j ω+ω2n |=√22求解结果为：ωc =ωn (√4ζ4+1−2ζ2)ωb =ωn (1−2ζ2)+√2−4ζ2+4ζ4给出闭环带宽与开环截⽌频率⽐值随ζ变化的曲线为：很明显，在ζ从0.2变化到1.4的过程中，闭环带宽始终⼤于开环截⽌频率。
自动控制原理考研复试
面试——自动控制原理第一章自动控制的一般概念1.基本概念自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，是被控对象的被控量自动按指定规律变化。
自动控制系统：是由控制器和被控对象组成，能自动对被控对象的被控量进行控制的系统。
控制系统任务：减小或消除扰动的影响，使被控对象的被控量始终按给定量确定的运行规律去变化被控对象：工作状态需要给以控制的机械、装置或过程。
被控量：描述被控对象工作状态的物理量，也是系统的输出量。
给定量/控制量：表示被控量的希望运行规律，也是系统的输入量。
扰动量：引起被控量偏离预定运行规律的量，也称干扰量。
反馈:通过测量装置将系统的输出量引回到输入端，与输入信号相比较的过程。
负反馈：反馈信号与输入信号相减。
2.负反馈原理：将系统的输出信号引回到输入端，与输入信号相比较，利用所得的偏差信号对系统控制，以达到减小偏差或者消除偏差的目的。
3.控制系统分类：按控制方式：开环、闭环、复合控制系统按输入形势：恒值控制系统、随动系统、程序控制系统按系统是否满足叠加原理：线性系统、非线性系统本质区别：是否满足叠加原理按系统参数是否随时间变化：定常系统、时变系统按信号传递是否连续：连续系统、离散系统4.对控制系统的基本要求：稳：基本要求。
稳定是系统正常工作的必要条件。
准：稳态要求。
要求系统稳态控制精度高，稳态误差小。
快：动态要求。
要求系统快速、平稳完成过渡过程，超调量要小，调节时间要短。
第二章控制系统的数学模型1.什么是微分方程微分方程是描述各种事物最基本的数学工具。
控制系统的微分方程是在时间域内描述动态系统性能的数学模型。
方程左边是输入变量及其各阶倒数对应的项，右边是输入变量及各阶导数对应项。
2.什么叫传递函数线性定常系统零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。
零初始条件，当时间小于零，输出以及它们的各阶导数均为零。
传递函数只与系统本身的结构参数有关，与外作用的形式无关。
性质、局限性P8-9 开环传递函数：指闭环系统中前向通道传递函数与反馈传递函数之积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
闭环幅率特性图如右图所示
autocumt@
中国矿业大学信电学院
带宽的解释
闭环幅率特性图如右图所示
(0) 带宽是在闭环频率特性上定义的， 它表示了一个系统跟踪输入正弦信号 0.707(0) 的最大频率。按一般定义，输出衰减 0 到0.707的频率称为系统的带宽。
autocumt@
中国矿业大学信电学院
带宽的解释
r(t)
自动控制原理
M
(0) 0.707(0)
0
t
0
b
r(t)
0
t
从频谱分析的角度看，阶跃信号在时间为零时有 跳变。频谱中包含有高频分量，闭环系统的带宽越宽， 能通过它的高频信号就越多，输出与输入信号的形状 越接近，反应速度也就越快。
autocumt@
中国矿业大学信电学院
开环与闭环幅率特性对比
20log | G( j) |
(0) 0.707(0)
自动控制原理
M
| ( j ) |
0
b
开环对数幅频特性图
以单位负反馈系统为例：
闭环幅频特性图（不取对数）
G ( j )
闭环频率特性与开环频率特性的关系：( j ) 1 G( j )
| G( j ) | 1 当频率低的时候： | G ( j ) | 1 当频率高的时候：
自动控制原理
M
b
在频率法中，整个闭环系统可以看作是一个低通滤波 器，带宽越宽，输出复现精度就越高。带宽反映了系统的 响应速度。所以设计的时候总希望带宽要宽。但带宽的值 要受到噪声误差和不确定性的限制。否则，或者是噪声误 差太大，或者是所设计的系统实际上不能稳定工作。 为方便起见，一般都是在开环频率特性曲线 上设计闭环系统，开环系统的截止频率越大， 带宽越宽。因此说截止频率越大，系统的反应 速度越快。