深入理解控制系統

1. 系統

可觀性
可控性

2. 控制系統

借助傳感器對系統的輸出進行測量,與目標輸出做差送入控制器,得到理想輸入(控制量),送入執行器,得到理想輸出。

2.1 核心構件

(1) 傳感器
(2) 控制器
(3) 執行器

2.2 變量

(1) target output value——given by system user
(2) system output value——measured by sensor
(3) error
(4) control

3. 控制器

實際上就是把error進行一個轉化,得到control. 在物理實現時,就是個濾波器。比如:二階鎖相環的環路濾波器就充當了VCO的一個PI控制器。PI控制器本質上是一個低通濾波器。PD控制器本質上是一個高通濾波器。PID控制器本質上是一個互補濾波器。

控制器通過監測反饋誤差來精確控制執行器的響應以滿足期待的系統輸出。誤差源: 噪聲、干擾、模型不準確。
執行器實際上是個原系統(plant),而加入了傳感器,反饋支路,控制器等環節,使原系統的輸出可以抵抗噪聲、干擾等,滿足生產生活的需要。

4. 控制系統性能指標

從穩態響應、暫態響應、頻域響應來觀察系統性能
典型測試信號:單位階躍激勵,單位斜坡激勵,
(1) “穩”——穩定性,系統在施加激勵以后的任意時刻不會發散
(2) “準”——穩態誤差響應為零
(3) “快”——誤差響應收斂到穩態解的速度

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