1. Analice la respuesta de frecuencia del sistema:

Utilice herramientas de análisis de respuesta en frecuencia, como el diagrama de Bode, para analizar las características de ganancia y fase del sistema a diferentes frecuencias. El diagrama de Bode muestra intuitivamente los márgenes de ganancia y fase del sistema, clave para medir su estabilidad. El margen de ganancia indica la inestabilidad del sistema al aumentar la ganancia, y el margen de fase indica la inestabilidad del sistema al retrasarse aún más la fase. Mediante el análisis del diagrama de Bode, determine si los márgenes de ganancia y fase del sistema a la frecuencia de corte actual cumplen con los requisitos de estabilidad.

2. Para filtros de paso bajo:

• Aumentar la frecuencia de corte (dentro de un rango determinado):

Si el problema principal del sistema reside en una velocidad de respuesta demasiado lenta y una frecuencia de corte del filtro paso bajo demasiado baja, lo que resulta en un ancho de banda reducido, aumentar la frecuencia de corte adecuadamente puede mejorar la velocidad de respuesta del sistema. Sin embargo, al aumentar la frecuencia de corte, tenga cuidado de no introducir demasiado ruido ni interferencias de alta frecuencia, y asegúrese de que el margen de fase y el margen de ganancia del sistema no se reduzcan hasta el punto de afectar la estabilidad. Tras aumentar la frecuencia de corte, vuelva a analizar la respuesta en frecuencia del sistema y compruebe los cambios en los indicadores de estabilidad.

• Reducir la frecuencia de corte (si es necesario):

Si el sistema presenta oscilaciones o inestabilidad de alta frecuencia, puede deberse a que la frecuencia de corte es demasiado alta y no puede suprimir eficazmente el ruido de alta frecuencia ni las señales de interferencia. En este caso, reducir adecuadamente la frecuencia de corte puede filtrar más componentes de alta frecuencia y reducir el impacto de las interferencias en el sistema, mejorando así su estabilidad. Sin embargo, reducir la frecuencia de corte puede ralentizar la velocidad de respuesta del sistema, por lo que es necesario encontrar un equilibrio entre estabilidad y velocidad de respuesta.

3. Para filtros de paso alto:

• Reducir la frecuencia de corte (dentro de un rango determinado):

Si el sistema se ve afectado por ruido o interferencias de baja frecuencia, lo que resulta en una menor estabilidad, reducir adecuadamente la frecuencia de corte del filtro paso alto puede filtrar con mayor eficacia las interferencias de baja frecuencia y mejorar la estabilidad del sistema. Sin embargo, reducir la frecuencia de corte puede aumentar la atenuación de las señales útiles de baja frecuencia y afectar la capacidad del sistema para procesarlas, por lo que debe ajustarse con precaución.

• Aumente la frecuencia de corte (si es necesario):

Si la respuesta de baja frecuencia del sistema es excesiva, lo que provoca una oscilación inestable o una respuesta anormal, aumentar adecuadamente la frecuencia de corte del filtro paso alto puede reducir el impacto de las señales de baja frecuencia y aumentar la estabilidad del sistema. De igual manera, al aumentar la frecuencia de corte, tenga cuidado de no afectar el procesamiento normal del sistema para las señales útiles de baja frecuencia.

4. Para filtros de paso de banda:

• Ajustar el ancho de banda y la frecuencia central:

La frecuencia de corte del filtro pasa banda determina el rango de su banda de paso. Si la inestabilidad del sistema se debe a una selección incorrecta de la banda de paso del filtro, lo que resulta en la introducción de componentes de frecuencia innecesarios o la imposibilidad de transmitir eficazmente las señales útiles, se pueden ajustar las frecuencias de corte inferior y superior del filtro pasa banda para modificar su ancho de banda y frecuencia central. Esto permite que la banda de paso se ajuste con mayor precisión al rango de frecuencia de la señal útil, a la vez que se suprimen las señales de interferencia de otras frecuencias, mejorando así la estabilidad del sistema.

• Optimizar las características de la banda de paso:

Además de ajustar la frecuencia de corte, la estabilidad del sistema también puede mejorarse optimizando las características de la banda de paso del filtro paso banda, por ejemplo, reduciendo la ondulación y mejorando su planitud. Una banda de paso más plana permite que el sistema responda de forma más consistente a señales de diferentes frecuencias dentro de la banda de paso, reduciendo así la inestabilidad causada por una respuesta en frecuencia inconsistente.

5. Realizar simulación y verificación experimental:

Tras ajustar la frecuencia de corte, utilice herramientas de simulación de sistemas (como MATLAB/Simulink, etc.) para simular el sistema, observar su respuesta bajo diferentes condiciones de entrada y evaluar su estabilidad y rendimiento. Mediante la simulación, se puede verificar rápidamente la eficacia del esquema de ajuste y realizar los ajustes necesarios. Realice pruebas experimentales reales, aplique el filtro ajustado al sistema real y mida los indicadores de rendimiento del sistema, como la respuesta de salida, el margen de estabilidad, etc. Optimice aún más el ajuste de la frecuencia de corte con base en los resultados experimentales hasta que el sistema alcance los requisitos de estabilidad y rendimiento satisfactorios.