自拍偷在线精品自拍偷,亚洲欧美中文日韩v在线观看不卡

在Python環(huán)境下構(gòu)建火箭控制系統(tǒng):基礎(chǔ)控制理論解析與應(yīng)用實(shí)踐

譯文 精選
開(kāi)發(fā) 前端
構(gòu)建任何類型的控制系統(tǒng),包括火箭控制系統(tǒng),均涉及到將控制理論與編程技術(shù)相結(jié)合的過(guò)程。

譯者 | 劉濤

審校 | 重樓

控制理論是一門(mén)研究如何通過(guò)輸入信號(hào)使系統(tǒng)以期望方式運(yùn)行的學(xué)科。

飛機(jī)、汽車(chē)、火車(chē)、電路及火箭等多種系統(tǒng),都需要一個(gè)類似于大腦的核心控制單元或內(nèi)部架構(gòu)。

控制理論正是對(duì)這些復(fù)雜系統(tǒng)的控制架構(gòu)進(jìn)行深入研究的領(lǐng)域。

在本文中,我們提供了一個(gè)關(guān)于如何構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)指南,將探討如何運(yùn)用控制理論,并借助Python編程語(yǔ)言來(lái)構(gòu)建一個(gè)火箭控制系統(tǒng)。

你將深入了解以下內(nèi)容:

  • 火箭系統(tǒng)與烘焙蛋糕之間的趣味類比
  • 簡(jiǎn)化火箭控制原理:深入理解PID控制器
  • 代碼示例:設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的PID控制器
  • 結(jié)論:非線性控制系統(tǒng)備注:本文假定火箭系統(tǒng)是時(shí)間不變的,即其運(yùn)行軌跡不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生改變。若要處理隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)特性,將不在本文的討論范圍之內(nèi)

一、火箭系統(tǒng)與烘焙蛋糕之間的趣味類比

什么是火箭控制系統(tǒng)

讓我們用一個(gè)烤蛋糕的比喻來(lái)解釋。設(shè)想你正在制作一個(gè)蛋糕,你的食譜提供了制作蛋糕所需的步驟和材料。

在這個(gè)類比中:

  • 蛋糕代表火箭
  • 食譜對(duì)應(yīng)火箭的飛行計(jì)劃
  • 烘焙師的操作則象征著火箭控制系統(tǒng)正如你通過(guò)調(diào)整烤箱溫度或攪拌時(shí)間來(lái)制作出最佳的蛋糕,火箭控制系統(tǒng)也會(huì)調(diào)整火箭的各項(xiàng)參數(shù),確保其沿著預(yù)定軌道飛行并保持穩(wěn)定。

為什么控制系統(tǒng)在編程中至關(guān)重要

理解控制系統(tǒng)可以幫助你在算法設(shè)計(jì)和系統(tǒng)思維方面變得更加熟練。

此外,它還允許你在反饋回路中調(diào)整過(guò)程,這在編程的眾多領(lǐng)域中都非常關(guān)鍵。

你主要會(huì)在以下軟件開(kāi)發(fā)中應(yīng)用控制理論和控制系統(tǒng):

  • 機(jī)器人與自動(dòng)化領(lǐng)域:控制系統(tǒng)通過(guò)基于傳感器輸入的反饋回路,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確運(yùn)動(dòng)和自適應(yīng)能力。
  • 信號(hào)處理與通信領(lǐng)域:它們優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸、錯(cuò)誤校正和信號(hào)過(guò)濾,以確保通信的可靠性。
  • 嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng):控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理設(shè)備與環(huán)境的交互,處理傳感器輸入,并高效地調(diào)整輸出。

如何創(chuàng)建一個(gè)火箭控制系統(tǒng)

以烤蛋糕的類比來(lái)闡述:

  1. 選擇蛋糕與食譜:挑選一種簡(jiǎn)單的控制策略,就如同選擇一份基礎(chǔ)的蛋糕食譜。PID控制器是常見(jiàn)的選擇,因其簡(jiǎn)潔而高效。
  2. 深入理解原料:對(duì)火箭的特性及其軌跡進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,這類似于深入研究食譜及其原料。這樣做可以幫助我們清晰地認(rèn)識(shí)系統(tǒng)。
  3. 準(zhǔn)備初始原料:設(shè)定初始參數(shù),這個(gè)過(guò)程類似于收集制作蛋糕所需的基本原料。
  4. 混合與烘焙:對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和測(cè)試,正如混合原料并進(jìn)行烘焙的過(guò)程。這通常涉及到利用各種圖表來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。
  5. 添加后期修飾:對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào),以優(yōu)化控制系統(tǒng)的效率,這就像為蛋糕添加后期的裝飾一樣。
  6. 嚴(yán)格遵循食譜:將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作,這就像細(xì)致地遵循蛋糕食譜的每一步驟。

二、簡(jiǎn)化火箭控制原理:深入理解PID控制器

一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng):PID控制器

控制系統(tǒng)圖示例(來(lái)源)控制系統(tǒng)圖示例(來(lái)源)

每個(gè)控制系統(tǒng)都配備有一個(gè)核心組件——控制器,以執(zhí)行其運(yùn)行指令。在眾多控制器中,PID控制器是最為常用的類型之一。它因其簡(jiǎn)單性和高效性,在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在以下代碼示例中,我們將采用PID控制器。選擇PID控制器的原因在于,它對(duì)于處理基礎(chǔ)控制任務(wù)來(lái)說(shuō),不僅易于實(shí)現(xiàn),而且效果顯著。

在火箭控制系統(tǒng)中,PID控制器承擔(dān)著通過(guò)對(duì)比火箭的實(shí)際飛行位置與預(yù)定軌跡(即反饋環(huán)節(jié))來(lái)不斷調(diào)整飛行路徑(即處理環(huán)節(jié))的任務(wù)。

這一機(jī)制確保了火箭能夠精確地沿著預(yù)定軌道飛行,并最終準(zhǔn)確抵達(dá)目的地。

PID控制器由三個(gè)關(guān)鍵部分組成,它們?cè)谙到y(tǒng)的處理與反饋環(huán)節(jié)中協(xié)同作用:比例增益(Kp)、積分增益(Ki)以及微分增益(Kd)。

  • 比例增益(Kp):能夠?qū)φ`差進(jìn)行即時(shí)反應(yīng),促使系統(tǒng)迅速響應(yīng),但有時(shí)會(huì)導(dǎo)致超調(diào)目標(biāo)。
  • 積分增益(Ki):通過(guò)累積歷史誤差,逐漸進(jìn)行修正,以消除系統(tǒng)中的任何殘余誤差。但是,若積分增益設(shè)置過(guò)高,可能會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。
  • 微分增益(Kd):負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)未來(lái)的誤差,有助于防止超調(diào),并使得系統(tǒng)響應(yīng)更加平緩。這三個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同作用,生成一個(gè)精確的控制信號(hào),進(jìn)而調(diào)整火箭的飛行參數(shù)。這保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、精確控制以及高效執(zhí)行。
    通過(guò)PID控制器,我們能夠精確地操控推力和高度等輸入?yún)?shù)對(duì)火箭位置和速度的影響,確?;鸺€(wěn)定飛行,并沿著預(yù)定的軌跡準(zhǔn)確導(dǎo)航。

穩(wěn)定性分析

設(shè)計(jì)PID控制器實(shí)質(zhì)上是在設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。

將這種設(shè)計(jì)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的過(guò)程稱為穩(wěn)定性分析。

穩(wěn)定性分析的方法有很多,但在代碼示例中我們將主要使用以下三種

  • 根軌跡:該方法可以直觀地展示系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)性。
  • 該方法可顯示系統(tǒng)的增益(gain)和相位裕度(phase margins)。
  • 奈奎斯特圖該方法用于闡述系統(tǒng)的穩(wěn)定性和潛在的振蕩情況。在這種情況下,增益和相位裕度這兩個(gè)概念表明了控制系統(tǒng)對(duì)變化的容忍度。
    增益裕度反映系統(tǒng)在不喪失穩(wěn)定性前提下,增益可以增加的最大度。所謂增益,是指輸入信號(hào)被放大的程度,用以生成輸出信號(hào)。
    相位裕度則反映系統(tǒng)在不喪失穩(wěn)定性的前提下,可以承受的最大延遲。在控制理論中,延遲指的是輸出響應(yīng)對(duì)于輸入信號(hào)的滯后時(shí)間。
    些分析為我們提供了如何調(diào)整Kp、Ki和Kd的參數(shù),以確保PID控制器能夠有效地對(duì)火箭進(jìn)行控制。

傳遞函數(shù)的需求:控制火箭和確定組件值

要實(shí)現(xiàn)對(duì)任何控制系統(tǒng)的精確控制,我們需要兩傳遞函數(shù):一類是理論傳遞函數(shù),另一類是物理傳遞函數(shù)。

傳遞揭示了輸入信號(hào)如何通過(guò)數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)。

在當(dāng)前的情境中,理論傳遞函數(shù)代表PID控制器的功能。

而物理系統(tǒng)傳遞函數(shù)則描述了系統(tǒng)中物理組件在實(shí)際工作環(huán)境中的動(dòng)態(tài)特性和行為。

通過(guò)將這兩類傳遞函數(shù)相結(jié)合,我們能夠深入理解材料和組件值的實(shí)際表現(xiàn),例如:

  • 儲(chǔ)能電容器的參數(shù)值
  • 用于精確數(shù)據(jù)測(cè)量和反饋的傳感器校準(zhǔn)值
  • 減震系統(tǒng)的彈簧剛度系數(shù)(Spring constants)
  • 燃料和氧化劑儲(chǔ)存罐的額定工作壓力因此,PID控制器不僅是火箭控制系統(tǒng)的核心,還能夠指導(dǎo)我們確定火箭飛行所必需的各個(gè)組件的具體參數(shù)值。

工程師如何找到物理傳遞函數(shù)方程?

首先,我們必須明確火箭的用途和任務(wù)需求。

它是用于將衛(wèi)星送入近地軌道或中地球軌道,還是用于執(zhí)行月球探測(cè)等深空任務(wù)?

明確了火箭的具體應(yīng)用場(chǎng)景之后,我們可以通過(guò)數(shù)學(xué)建模和物理分析來(lái)推導(dǎo)出傳遞函數(shù)的物理方程。

實(shí)際上,存在一個(gè)專門(mén)的工程領(lǐng)域,稱為系統(tǒng)識(shí)別,其研究重點(diǎn)就是如何確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

接下來(lái),讓我們探討如何針對(duì)控制系統(tǒng),找到其物理傳遞函數(shù)的方法。

三、代碼示例:設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的PID控制器

在接下來(lái)的代碼示例中,我們將構(gòu)建一個(gè)用于火箭的簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)。

在深入代碼細(xì)節(jié)之前,我們先來(lái)討論一下分貝的概念。

分貝是一種采用對(duì)數(shù)尺度來(lái)衡量聲音強(qiáng)度的單位。在控制理論領(lǐng)域,分貝被用來(lái)以更直觀的方式在圖表上表示增益。

這樣,我們可以在可范圍內(nèi)看到更多大大小小的一系列增益值。

換句話說(shuō),通過(guò)對(duì)數(shù)尺度的增益,我們可以清晰地看到輸入信號(hào)在何種程度上被放大并轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)。

此外,我還將解釋根軌跡、波德圖和奈奎斯特圖如何輔助工程師進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。

接下來(lái),讓我們看看代碼然后我們將逐塊對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析

# Step 1: Import libraries
import matplotlib.pyplot as plt
import control as ctrl
# Step 2: Define a new rocket transfer function with poles closer to the imaginary axis
num = [10] 
den = [2, 2, 1] 
G = ctrl.TransferFunction(num, den)
# Step 3: Design a PID controller with new parameters
Kp = 5
Ki = 2
Kd = 1
C = ctrl.TransferFunction([Kd, Kp, Ki], [1, 0])
# Step 4: Applying the PID controller to the rocket transfer function
CL = ctrl.feedback(C * G, 1)
# Step 5: Plot Root Locus for Closed-Loop System
plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.root_locus(C * G, grid=True)
plt.title("Root Locus Plot (Closed-Loop)")
# Step 6: Plot Bode Plot for Closed-Loop System
plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.bode_plot(CL, dB=True, Hz=False, deg=True)
plt.suptitle("Bode Plot (Closed-Loop)", fnotallow=16)
# Step 7: Plot Nyquist Plot for Closed-Loop System
plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.nyquist_plot(CL)
plt.title("Nyquist Plot (Closed-Loop)")
plt.show()

第1步:導(dǎo)入庫(kù)

import matplotlib.pyplot as plt
import control as ctrl

在這里我們導(dǎo)入兩個(gè)庫(kù):

  • matplotlib庫(kù):用于創(chuàng)建各種類型可視化的繪圖庫(kù)
  • 控制庫(kù):用于分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的庫(kù)

2步:定義火箭系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

num = [10] 
den = [2, 2, 1] 
G = ctrl.TransferFunction(num, den)

在這段代碼中,我們定義了物理系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

  1. num=[10]:將系統(tǒng)增益設(shè)置為10。
  2. den=[2,2,1]:定義分母。
  3. G = ctrl.transferFunction(num, cen):構(gòu)造傳遞函數(shù)。

以下是我們要用PID控制的傳遞函數(shù):

<!DOCTYPE html>

Black-Scholes Equation
$$\frac{\partial V}{\partial t} + \frac{1}{2}\sigma^2 S^2 \frac{\partial^2 V}{\partial S^2} = rV - rS \frac{\partial V}{\partial S}$$

火箭傳遞函數(shù)

在本代碼示例中,所展示的火箭方程對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)被極大地簡(jiǎn)化了。然而,在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景中,火箭的傳遞函數(shù)并非屬于時(shí)不變線性系統(tǒng)。實(shí)際上,它們往往表現(xiàn)出極高的復(fù)雜性,屬于典型的非線性系統(tǒng)。

第3步:設(shè)計(jì)具有新參數(shù)的PID控制器

Kp = 5
Ki = 2
Kd = 1
C = ctrl.TransferFunction([Kd, Kp, Ki], [1, 0])

此代碼設(shè)置具有特定增益的PID控制器并創(chuàng)建傳遞函數(shù):

  • Kp = 5:將比例增益設(shè)置為5。
  • Ki = 2:將積分增益設(shè)置為2。
  • Kd = 1:將導(dǎo)數(shù)增益設(shè)置為1。
  • C = ctrl.TransferFunction([Kd, Kp, Ki], [1, 0]):創(chuàng)建PID控制器的傳遞函數(shù)

第4步:將PID控制器應(yīng)用于火箭傳遞函數(shù)

CL = ctrl.feedback(C * G, 1)

PID控制器在火箭傳遞函數(shù)中的應(yīng)用PID控制器在火箭傳遞函數(shù)中的應(yīng)用

  • C * G:表示將PID控制器C與系統(tǒng)G(即火箭)相乘,從而構(gòu)成開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)。該傳遞函數(shù)在沒(méi)有反饋機(jī)制介入的情況下,對(duì)系統(tǒng)的行為進(jìn)行建模,其性能表現(xiàn)依賴于預(yù)先設(shè)定的參數(shù)配置。
  • ctrl.feedback(C * G, 1):此步驟通過(guò)施加反饋,并利用反饋信號(hào)來(lái)表征系統(tǒng)的行為,進(jìn)而計(jì)算出閉環(huán)傳遞函數(shù)。這一過(guò)程使得系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入信號(hào)自動(dòng)調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)誤差的自動(dòng)糾正。
  • CL:代表存儲(chǔ)生成的閉環(huán)系統(tǒng)模型,該模型通過(guò)反饋機(jī)制將控制器與火箭相結(jié)合,以維持所需的性能指標(biāo)。該閉環(huán)系統(tǒng)模型可用于進(jìn)一步的性能分析或仿真研究。

第5步:增益分析的根軌跡

在此代碼中:

plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.root_locus(C * G, grid=True)
plt.title("Root Locus Plot (Closed-Loop)")

創(chuàng)建根軌跡圖

我們生成這個(gè)圖:

簡(jiǎn)單根軌跡圖簡(jiǎn)單根軌跡圖

這是一幅根軌跡圖,它是工程師們?yōu)榱搜芯靠刂葡到y(tǒng)穩(wěn)定性而采用的一種分析工具。

圖中所示的十字標(biāo)記,被稱作極點(diǎn),其在根軌跡圖中的位置至關(guān)重要。

當(dāng)極點(diǎn)位于圖的左側(cè)時(shí),表明系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài);反之,若極點(diǎn)位于右側(cè),則意味著系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

極點(diǎn)越偏向左側(cè),系統(tǒng)在遭受干擾后恢復(fù)至正常狀態(tài)的速度越快,從而系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。

然而,極點(diǎn)過(guò)度左移可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)多的振蕩,其穩(wěn)定性取決于極點(diǎn)的具體位置。

綜上所述,關(guān)鍵在于:

  • 通過(guò)調(diào)整比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd,使極點(diǎn)盡可能地向左移動(dòng),而不會(huì)引發(fā)振蕩。然而,僅憑根軌跡圖并不能充分確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為此,我們還需借助波德圖和奈奎斯特圖進(jìn)行分析。只有結(jié)合這些圖表,我們才能精確地確定火箭控制系統(tǒng)中PID控制器的最佳參數(shù)值。

第6步:穩(wěn)定性分析的波德圖分析

當(dāng)前代碼中:

plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.bode_plot(CL, dB=True, Hz=False, deg=True)
plt.suptitle("Bode Plot (Closed-Loop)", fnotallow=16)

創(chuàng)建波德圖創(chuàng)建波德圖

我們生成如下圖:

簡(jiǎn)單波德圖簡(jiǎn)單波德圖

波德圖的創(chuàng)制旨在輔助工程師深入掌握系統(tǒng)對(duì)變化的響應(yīng)特性,以及其在不同工況下的穩(wěn)定性能。

此外,波德圖亦能揭示系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)及其安全裕度(safety margins)。

以下,我們將探討波德圖的工作原理

波德圖細(xì)節(jié)波德圖細(xì)節(jié)

上述圖表中的上方圖像被稱為幅度圖,而下方圖像則稱為相位圖。

幅度圖用于衡量系統(tǒng)在各個(gè)頻率下的增益大小。較高的增益值表示系統(tǒng)具有更迅速且強(qiáng)烈的響應(yīng),這對(duì)于實(shí)現(xiàn)精確控制是有益的。

相位圖則用于測(cè)量系統(tǒng)在各個(gè)頻率下所引入的相位移。當(dāng)增益降至零時(shí),我們可以觀察到相位移的情況。

在此情形下,我們可以通過(guò)綠線確定增益為零的時(shí)刻,以及與紅線相對(duì)應(yīng)的相位移,其數(shù)值大約為63度。

理想情況下,相位移的范圍應(yīng)控制在30到60度之間,這一范圍能夠在系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度之間取得平衡。

若相位移超過(guò)60度,系統(tǒng)將表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性,但可能會(huì)降低系統(tǒng)對(duì)變化的響應(yīng)速度。

綜上所述,通過(guò)對(duì)該圖表的分析,我們可以得出結(jié)論,該P(yáng)ID控制器是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。

第7步:用于穩(wěn)定性分析的奈奎斯特

以下代碼中:

plt.figure(figsize=(10, 6))
ctrl.nyquist_plot(CL)
plt.title("Nyquist Plot (Closed-Loop)")

創(chuàng)建奈奎斯特繪圖創(chuàng)建奈奎斯特繪圖

我們生成如下圖:

奈奎斯特繪圖奈奎斯特繪圖

奈奎斯特圖是一種輔助工程師迅速評(píng)估控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的工具。

其原理如下:

  • 若在點(diǎn)(-1, 0)處不存在圍繞紅十字的封閉曲線,則表明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
  • 在點(diǎn)(-1, 0)處存在圍繞紅十字的封閉曲線,且該曲線為順時(shí)針?lè)较?,則表明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。從上圖來(lái)看,由于在紅十字周邊并沒(méi)有封閉曲線,因此可以判定該控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

火箭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終階段

在完成PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后,我們可以利用諸如Simulink之類的工具來(lái)確定眾多組件所需的確切參數(shù)。

換句話說(shuō),在確定了最佳的PID控制器參數(shù)之后,便進(jìn)入了確定火箭物理組件參數(shù)的階段。

這些參數(shù)包括:

  • 控制電流的電阻器參數(shù)
  • 儲(chǔ)能電容器的參數(shù)
  • 管理電磁干擾的電感器參數(shù)
  • 用于精確數(shù)據(jù)測(cè)量與反饋的傳感器校準(zhǔn)參數(shù)
  • 火箭機(jī)身及尾翼材料的強(qiáng)度與耐久性參數(shù)
  • 伺服電機(jī)的扭矩與速度要求
  • 減震系統(tǒng)的彈簧常數(shù)
  • 燃料與氧化劑罐的額定壓力

得益于Simulink,我們能夠根據(jù)火箭的任務(wù)需求,獲得設(shè)計(jì)火箭所需的所有這些參數(shù)。

通過(guò)構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的控制系統(tǒng),并基于PID控制器來(lái)控制火箭的物理傳遞函數(shù),我們能夠確定每個(gè)組件所需的所有關(guān)鍵參數(shù)。

結(jié)論:非線性控制系統(tǒng)

對(duì)于線性時(shí)不變系統(tǒng)(LTI)的優(yōu)化,我們擁有多種方法:

  1. 根軌跡法:通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)極點(diǎn)來(lái)減少振蕩現(xiàn)象。
  2. 波德圖分析:確保系統(tǒng)的相裕度和穩(wěn)定性得以維持。
  3. 奈奎斯特圖分析:確認(rèn)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

利用這些工具,我們可以構(gòu)建出一個(gè)有效的控制系統(tǒng)。

然而,在這一過(guò)程中,最好采用諸如Ziegler-Nicholas方法,以便更快速地確定最佳的PID控制器參數(shù)。

在本次研究中,我們以一個(gè)極為簡(jiǎn)化的火箭系統(tǒng)為對(duì)象進(jìn)行探討。

在現(xiàn)實(shí)情況中,我們通常僅使用非線性工具,因?yàn)樗械幕鸺到y(tǒng)本質(zhì)上都是非線性系統(tǒng)。

以自適應(yīng)控制為例,控制系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)整自身以應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境條件。

另一個(gè)例子是Lyapunov方法。還是在以上情況下,它被用于穩(wěn)定性分析,而非上述三種圖形分析。

盡管如此,構(gòu)建這些控制系統(tǒng)的過(guò)程始終保持一致。本文詳細(xì)闡述了這一過(guò)程的工作原理,以及它是如何應(yīng)用于線性時(shí)不變系統(tǒng)的。

https://github.com/tiagomonteiro0715/freecodecamp-my-articles-source-code

譯者介紹

劉濤,51CTO社區(qū)編輯,某大型央企系統(tǒng)上線檢測(cè)管控負(fù)責(zé)人。

原文標(biāo)題:How to Build a Rocket Control System: Basic Control Theory with Python,作者:Tiago Monteiro

責(zé)任編輯:華軒 來(lái)源: 51CTO
相關(guān)推薦

2021-07-29 18:48:55

辦公

2011-04-08 18:00:19

GitSubversion版本控制系統(tǒng)

2022-08-29 10:53:48

云路由家庭內(nèi)網(wǎng)Wi-Fi

2009-04-01 17:58:28

MercurialPython版本控制

2021-12-08 14:06:19

Python語(yǔ)音識(shí)別開(kāi)發(fā)

2017-12-13 12:21:57

數(shù)據(jù)中心環(huán)境系統(tǒng)

2011-12-15 01:01:48

ibmdw軟件開(kāi)發(fā)

2022-03-17 00:07:00

工業(yè)控制系統(tǒng)

2009-03-23 09:53:47

LinuxGNOMEGit版本

2020-09-27 09:50:35

自動(dòng)化

2011-02-17 18:39:34

2010-09-14 14:22:22

2023-10-24 20:41:28

物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)

2014-06-23 10:22:18

2017-09-01 06:45:37

2020-06-15 10:53:16

工控安全工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)安全

2021-02-04 06:54:09

DevOpsGitLab系統(tǒng)

2023-05-24 14:58:23

2023-10-16 12:42:00

物聯(lián)網(wǎng)IOT

2022-09-14 09:18:52

SubversionLinux系統(tǒng)
點(diǎn)贊
收藏

51CTO技術(shù)棧公眾號(hào)