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经典控制方法

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(1)镇定:状态 x(t) 渐近稳定,也就是当 t->∞时,x(t)->0

(2)跟踪:状态 x(t) 的跟踪误差 e(t)=z(t)-x(t) 或输出 y(t) 的跟踪误差 e(t)=z(t)-y(t) 镇定

(3)调节(Regulation:说到英语,其实在机器学习里这个英语单词被翻译为 正则化,而正则化的目的是为了 “避免过拟合”,通常有 L1L2 等方法,其实在最优化里面,调节通常用的是输入的 L2

跑步机上跑步 | 利用系统的输出量以参考数量的偏差进行控制,使系统的输出量与参考量之间的偏差尽可能小

田径赛跑 | 所谓最优控制就是寻找一个允许控制,使得被控系统在满足各种约束的条件下,使给定的性能指标达到最优

前馈控制

  • 反馈控制
    • 定义:在输出受到扰动影响后采取校正措施。
    • 特点:闭环控制系统,依赖于反馈信号。
    • 工作原理:当被控量偏离给定值时,调节器根据偏差产生控制作用,以抵消干扰的影响。
  • 前馈控制
    • 定义:在输出受到干扰之前采取纠正措施。
    • 特点:开环控制系统,不依赖于反馈信号。
    • 工作原理:当系统扰动出现时,按照扰动量的大小直接产生校正作用。前馈控制是按扰动量进行补偿的开环控制,即当系统扰动出现时,按照扰动量的大小直接产生校正作用。前馈控制在理论上可以完全消除扰动引起的偏差。
      系统增加前馈和未增加前馈时,传递函数的分母是相同的,即两传递函数的极点是相同的,因此增加前馈控制不会影响系统的稳定性,却可以在不改变原系统参数和结构的情况下,大大提高系统的稳态精度,动态性能也比较容易得到保证。
    • 难点: 如何建立精准模型,能够精确感知到输入信号或扰动的变化,从而计算出合适的补偿量。

与反馈的区别

特性 前馈控制 反馈控制
输出受扰动影响 在输出受到扰动之前进行校正 在输出受到扰动之后进行校正
系统类型 开环控制系统 闭环控制系统
反馈信号依赖 不依赖反馈信号 依赖反馈信号
反应速度 快速响应,能迅速应对输入或扰动变化 相对较慢,需等待输出变化后校正
先验知识需求 需要先验知识(被控变量与其他变量的关系) 不需要先验知识,根据偏差进行控制
优点 反应迅速反应准确,避免过冲和震荡 稳定性好适用性广,对系统模型要求低
缺点 依赖先验知识,对系统变化敏感;系统故障影响大 反应速度慢,可能存在稳态误差
实际应用 通常不单独使用,需结合反馈控制 可以单独使用,尤其在对反应速度要求不高的场合

参考资料: - 前馈控制与反馈控制的区别 - 北京交通大学 硕士学位论文 基于脉冲串控制的含位置反馈和前馈补偿的位置控制算法的研究 赵旺升

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