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
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