(一)为什么要控制

第一个被抛出的主题是:为什么要控制?

我个人的理解是:控制源于人与周围环境的交互,当我们期望所接触事物或对象按照我们的想象的样子演化时,就需要控制。控制的过程即将个人意志赋予控制对象的过程。

人类文明发展的过程,对应着人类控制能力越来越强的过程,也对应着我们对自然这个“系统”认识越来越深入的过程。

下面开始讲述视频中的内容:Why learn control system at all? 首先,视频列举各个工程领域的应用案例。

控制理论被广泛应用于各种工程领域,催生了各种各样的工程师 ,他们做着各式各样与控制相关的工作。比如:

  • 电气工程师(Electircal engineer): 设计带反馈的斩波电路
  • 通信工程师(Communication engineer):设计可控的信号放大器
  • 机械工程师(Mechanical engineer):设计机械振动隔离装置
  • 工业工程师(Industrial engineer):设计可控机械臂
  • 航空工程师(Aerospace engineer):设计机翼的振翼系统
  • 土木工程师(Civil engineer):设计主动/被动的高楼防震荡系统
  • ...... 总有一款适合你

其次,总结了控制具体是在做什么。

控制系统理论不仅仅包含常见PID控制或者简单的倒摆控制,它的含义很广泛,具体包括了:

建立模型;仿真预测;动态交互;滤除噪音;选择并建立控制器;测试。这一切可以概况为——理解你想要控制的系统。

视频内容其实缺少两个重要的概念,一是对象(此对象非彼对象=_=!!),具体来说是控制对象,二是控制目标。将这两个概念融入上面的流程,进行适当的扩充和重新排序,就变成了:

  • 建立控制对象的数学模型;
  • 根据控制目标选择并建立控制器;
  • 将控制器与控制对象动态交互;
  • 交互过程中加入噪音滤除装置;
  • 用仿真预测控制结果;
  • 在实际系统中测试和验证上述控制结果。

而完成这一切的前提和基础是:理解你的对象(系统),能摸清楚她/他的脾气(系统特征→偏微分方程组)。

至此,导语部分讲完。总的来说就是控制很重要,很多领域都在用,做控制的基础是理解控制对象,之后走走流程就行。简单不?

注:文中图片来自油管博主Brian Douglas视频。