对信号进行采样时,标准做法是使用大于信号带宽两倍的采样率以避免混叠。然后对结果进行低通滤波(有时在此之前进行上采样)以消除谐波。
不幸的是,在控制系统应用中防止混叠还不够。系统还需要对输入做出足够快的响应(由规范决定),低采样率会限制这种性能。具体来说,如果系统在时间 t 对信号进行采样,那么紧随其后发生的任何事件都将被忽略,直到一个采样周期之后。因此,具有远大于两倍信号带宽的采样率具有明显的性能优势。我希望量化这种性能改进。
考虑一个开环控制系统,它试图通过输出相同信号的反相版本来抵消输入信号。换言之,通过相消干涉进行主动补偿。如果系统具有无限幅度分辨率(ADC 和 DAC 都具有无限位)和无限采样时间,则反相输出信号将是原始信号的完美反相,信号将完全抵消。但是如果系统有一个有限的采样率,那么输出信号就不会是原始信号的完美逆,两者也不会完全抵消。采样率越低,消除越差(即使没有出现混叠)。
问:假设如下:
输入信号是频率的正弦波和幅度
该系统有一个采样率为在哪里
系统使用采样保持 (ZOH) 插值来输出反相正弦波并将其添加到原始信号中
系统在 ADC 采样和相应的 DAC 输出之间具有零时间延迟(ADC 建立时间、DSP 计算等是瞬时的)
如何计算得到的频率分量的频率和幅度?