请教关于控制的几个问题

sanywangjun

由于不是控制专业毕业的，所以一直以来，对于控制理论始终有些问题没有搞懂，今天发帖求问，请大家不吝指教：
1. 对于经典的控制理论中，设计控制器(即控制规律)时有串联校正，并联校正以及PID控制器等。我觉得串联校正和并联校正的实质是改变系统的闭环零极点分布已获得需要的系统性能，不知这样的理解正确么？那么串并联校正与PID控制方法的联系与区别是什么呢？
2.对于现代控制理论。我看的教材上绝大部分讲的是如何求出被控系统的状态方程，也就是求的了系统的动态模型(这一点和经典控制理论中的求得传递函数是一样的道理)。我想问的是，在求的了状态方程以后，该怎么去设计一个控制器来控制被控对象呢？书上讲的有状态反馈等方法，那么是不是说设计这个控制器就是要求出一个合适的反馈矩阵呢？不管叫做极点配置的状态反馈控制还是线性最优二次型的状态反馈控制，其求解的都是一个反馈矩阵。我理解的“设计一个控制器就是求的一个合适的状态反馈矩阵”是正确的吗？如果不对，那么根据状态方程是怎么设计控制器(规律)的？
3. 对于一个机电控制系统,就拿我现在做的倒立摆(二级)为例，在求得了系统的状态方程以后，根据极点配置的状态反馈设计了一个控制规律，这个控制规律计算的结果是作用在力矩电机上的电压，而电压对应的是电机的输出力矩(力)，这样的话就可以控制。我想问，如果采用的不是力矩电机，而是步进或者是伺服电机的话，是不是在分析系统的状态方程是就要有所区别了？因为分析状态方程时是要分析系统的动力学问题的。对于步进或者伺服来说，输入的电压对应的是电机输出的位置等运动学变量。那么该如何分析建立其状态方程呢？又该如何设计控制器（规律）呢？

wangshouyi323

有没有水平，别看答得，看问的问题就知道了。太专业啦

Dasimon

确实  问得这么有水平  还很谦虚啊

lixiaodao01

呵呵，我来回答。
1.“串联校正和并联校正的实质是改变系统的闭环零极点分布已获得需要的系统性能”，可以这样理解，但这只是理解的方法之一——这是用零极点分布的方法来校正系统时的理解方法，还有用数学分析法、伯德图法、相平面法等等，用不同的方法校正时的依据不同。零极点只是用零极点分布法校正时的依据。实际系统中更常用的是伯德图法。
串并联校正和PID校正有区别吗？个人感觉并无实质区别？PID的传递函数实际是滞后-超前串联校正的简化形式（很多控制类教材中都有说明），并联校正实际就是反馈校正，一般不会单独使用，往往和串联校正联合使用。串联校正、并联校正、PID校正的区别在于使用场合——要看被控对象是不满足动态性能指标还是不满足静态性能指标，可以据此采用不同的校正方法。
2.“设计一个控制器就是求的一个合适的状态反馈矩阵”，这个和问题1是相同的，只是一种控制器的设计方法而已。
3.一个系统的状态方程（或传递函数）不是固定不变的，而随着选取不同的输入量和输出量而变化，这种变化不仅是形式的变化，而且可控性、系统阶次、线性与否都可能变化，而输入量和输出量的选择就与你选择的执行机构（哪种电机）、控制信号的形式等有关了。比如你输出量选取力矩和选取电压时的状态方程（或传递函数）肯定是不一样的，但系统的某些本身固有的特性是不变的。

希望对你有用。O(∩_∩)O~

woimpc

长了点见识。

马社

lixiaodao01 回答的挺好，具体到倒立摆呢，用步进电机不合适，因为步进电机启动停止不能太快也不能太慢，发的命令就是位置环的位移量，比如200脉冲/圈，8细分就是1600脉冲/圈。一般的细长型伺服电机也不适合，因为伺服刚度小，加减速机后重量又太大，所以选力矩电机更适合倒立摆，如果是有刷直流力矩电机直接买国产功放，如果是交流伺服力矩电机就用普通伺服驱动器。
另外伺服型电机功能比较多，如果想作为普通力矩电机用只用设置在力矩环就行，当然也可以工作在速度或位置环，我觉得模拟位置环是最省心的。