电机带宽的形象理解

工程控制中带宽往往是指开环传递函数的截止频率（穿越频率）。带宽是控制系统设计的核心问题，高带宽意味着高性能，但同时高带宽也意味着高成本。高带宽需要刚性更好的机体结构，运算速度更快的控制器，响应更快的电机，测量延迟更小的传感器等等，这些因素都满足的前提下才能做到高带宽。因此实际的控制系统设计，往往是先提出伺服带宽指标，再将伺服带宽分解到各个模块中，提出设计约束，只有各个模块都达到一定性能要求后，才能实现高带宽控制。 以伺服电机（用模拟电压控制的伺服电机的速度）为例来解释下这个概念： 比如我们用-10V~+10V的电压来控制电机的转速， 电压大于0，电机正向旋转； 电压小于0，电机负向旋转；电压越高，电机转速越快；

由于物理上的限制，电机的转速无法像阶跃信号那样突变，那我们照顾它一下，让控制电压从正到负，然后从负到正这样慢慢的变化（也可以假想是一个频率很低的正弦波），当输入信号变化很慢的时候，比如100秒的周期（频率0.01Hz)，伺服电机还能跟上输入信号的控制，让正向转就正向转，让负向转就负向转，并且能够达到指定的转速（这个参数要记住）；

那把输入信号的变化频率增加到0.1Hz（周期为10秒），电机旋转还正常（让正向转就正向转，让负向转就负向转，并且能够达到指定的转速）

那把输入信号的变化频率增加到1Hz（周期为1秒） 。。。。 那把输入信号的变化频率增加到10Hz（周期为0.1秒） 。。。。 那把输入信号的变化频率增加到100Hz（周期为0.01秒） 。。。。 注意！电机还可以正反转，但是达不到要求的转速了！ 只能到0.01Hz时最大速度的一半！ 那把输入信号的变化频率增加到1000Hz（周期为0.001秒） 。。。。 什么！电机不听指挥，竟然不转，变成烧烤炉了！

观察一下，随着输入控制信号变化频率的提高(0.01Hz ~1000Hz)，电机能达到的最高转速在慢慢的下降，最后干脆罢工了！电机最大转速下降了一半时输入信号的频率，就是这个伺服系统（电机空载）的带宽(-3db带宽)。

意义： 其它的分析方法，比如根轨迹法，其前提条件是要有准确的数学模型；然而在实际应用中的伺服系统中，能得到准确的数学模型吗？ 而频率响应则是一种容易实现的分析方法。 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。

需要仿真的私信！各种仿真都有，包括弱磁、无位置、自抗扰、模型预测等等。