小白必看:控制系统的基本分析框架(视频讲解)

学术   2024-02-19 18:04   广西  

控制系统/自动化系统对人类社会产生了巨大的影响。不论是汽车的自动驾驶、大楼温度的调节还是化工过程中的液体分离,都离不开控制系统的支持。控制理论为控制系统提供了数学框架,使得人们能够合理开发自动控制系统,让机器能够实现自主控制。

例如飞机飞行时机翼上翘起来的装置——扰流板,飞行扰流板主要有两个作用:一是作为减速板使用;另一个作用是配合副翼进行横侧操纵。在飞机的飞行控制系统中,飞机就是被控对象,扰流板就是执行器,扰流板的开度信号就是控制器的输出信号。


控制系统可分为开环控制方案和闭环控制方案,分别对于开环控制器设计和闭环控制器设计。

开环控制器无需测量系统状态,仅通过控制输入来影响系统。

闭环控制器则利用系统的反馈来调整控制输入,以使系统达到期望的状态。尽管闭环控制更加复杂,但闭环控制可以应对系统内部和外部的不确定性,适用性更强,是控制系统中更常用的控制方式,也是控制理论研究的主要内容。

控制系统的基本分析框架包括以下方面:系统的建模和辨识问题、状态估计问题、规划问题、系统分析与测试

系统建模和辨识问题:建立系统模型是控制系统设计的关键一步,可以基于物理原理或数据来实现。模型的准确性直接影响着控制系统的性能和稳定性。

状态估计问题:由于传感器测量会带来噪声,因此需要使用状态估计算法来对系统状态进行估计,例如卡尔曼滤波。状态估计的准确性影响着控制系统的性能。

规划问题:设计控制系统期望的控制目标。

系统分析与测试:通过分析和仿真,评估控制系统的稳定性、准确性、快速性等性能,确保控制器满足设计的要求。

请观看视频:控制系统的基本分析框架

控我所思VS制之以衡
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