10.1 Introduction to control systems

控制系统（control system）的定义：一个通过寻找匹配的系统来调节物理设备的嵌入式系统（non-official）
被控制的设备被称为厂（plant）
厂是有输出的是一个可被调节的值，如车速和水温
厂的驱动器输入（actuator input）是可以影响输出的
理想的车速或者理想的水温是理想的输出值（desired output value）
而理想的输出值和现实的输入值的差距是误差。
控制器（controller）通过改变执行器输入的值来响应正或负的误差值，努力将误差减少到零。

在RIMS中，执行下图的操作，并在RIBS中输入A的值。A的前4位代表实际值，后四位代表预期值。在Ctrl中计算Error的大小。

在热水器场景中，如果极大限度的打开热水，将会导致热水不断升高就会发生过冲，如果升高到预期水温的时候，可能会发生震荡。因此控制器是用来计算并控制“on”的时间。
如果ON的时间过长，可能会引起洗浴时烫伤；
如果ON的时间过短，可能会导致水温一直很低。
【错题总结】：
1.控制系统调节物理特性，例如温度或速度。
2.开关控制是一种简单的控制机制，可以完全启用或禁用执行器。
3.不稳定的系统永远不会使实际输出值与所需输出值匹配。

10.2 Proportional control

比例控制器（proportional controller）令执行机构输入值等于误差乘以一个常数
执行器 = Kp * 误差 （Kp是常量）

【知识点整理】
1.比例控制器根据实际和期望系统输出之间的差异来调整执行器。
2.Kp是一个精心选择的常数

10.3 Proportional-derivative (PD) control

执行器= Kp x 误差 - Kd x 导数
Kd通常大于Kp

导数越大应减小执行器的大小；
【知识总结】
1.PD控制器同时考虑输出误差和输出变化率。
2.Deriv = Actual-ActualPrev

10.4 Proportional-integral-derivative (PID) control

控制系统中的一个不良功能是稳态误差
PID:比例积分控制
执行器= Kp x 误差 + Ki x 积分-Kd x 导数
Ki通常比Kp小得多。
【知识总结】
1.PID is short for Proportional Integral Derivative.
2.Steady-state errors can occur if using an incorrect Kp constant value.

10.5 PDI调整

Ziegler-Nichols方法：对于PID控制器，常数Kp，Kd和Ki的最佳值取决于所控制的设备，Ziegler-Nichols就是一种找寻这些最优的值的方法。

• 最初将Ki = 0和Kd = 0设置，并将Kp最初设置为某个小值（例如1）。关系：Kd>Kp>Ki
• 更改所需的输出值并观察实际输出值。增加Kp直到实际输出值以恒定幅度振荡
• 记录Kp的值，称为Ku。还记录振荡周期并称其为Pu。
• 设置Kp = Ku / 1.7，Ki =（Kp * 2）/ Pu，Kd =（Kp * Pu）/ 8。

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