深入理解控制系统

1. 系统

可观性
可控性

2. 控制系统

借助传感器对系统的输出进行测量,与目标输出做差送入控制器,得到理想输入(控制量),送入执行器,得到理想输出。

2.1 核心构件

(1) 传感器
(2) 控制器
(3) 执行器

2.2 变量

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

3. 控制器

实际上就是把error进行一个转化,得到control. 在物理实现时,就是个滤波器。比如:二阶锁相环的环路滤波器就充当了VCO的一个PI控制器。PI控制器本质上是一个低通滤波器。PD控制器本质上是一个高通滤波器。PID控制器本质上是一个互补滤波器。

控制器通过监测反馈误差来精确控制执行器的响应以满足期待的系统输出。误差源: 噪声、干扰、模型不准确。
执行器实际上是个原系统(plant),而加入了传感器,反馈支路,控制器等环节,使原系统的输出可以抵抗噪声、干扰等,满足生产生活的需要。

4. 控制系统性能指标

从稳态响应、暂态响应、频域响应来观察系统性能
典型测试信号:单位阶跃激励,单位斜坡激励,
(1) “稳”——稳定性,系统在施加激励以后的任意时刻不会发散
(2) “准”——稳态误差响应为零
(3) “快”——误差响应收敛到稳态解的速度

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