悉尼科技大學期末複習筆記
10.1 Introduction to control systems
控制系統（control system）的定義：一個通過尋找匹配的系統來調節物理設備的嵌入式系統（non-official）
被控制的設備被稱爲廠（plant）
廠是有輸出的是一個可被調節的值，如車速和水溫
廠的驅動器輸入（actuator input）是可以影響輸出的
理想的車速或者理想的水溫是理想的輸出值（desired output value）
而理想的輸出值和現實的輸入值的差距是誤差。
控制器（controller）通過改變執行器輸入的值來響應正或負的誤差值，努力將誤差減少到零。
在RIMS中，執行下圖的操作，並在RIBS中輸入A的值。A的前4位代表實際值，後四位代表預期值。在Ctrl中計算Error的大小。
在熱水器場景中，如果極大限度的打開熱水，將會導致熱水不斷升高就會發生過沖，如果升高到預期水溫的時候，可能會發生震盪。因此控制器是用來計算並控制“on”的時間。
如果ON的時間過長，可能會引起洗浴時燙傷；
如果ON的時間過短，可能會導致水溫一直很低。
【錯題總結】：
1.控制系統調節物理特性，例如溫度或速度。
2.開關控制是一種簡單的控制機制，可以完全啓用或禁用執行器。
3.不穩定的系統永遠不會使實際輸出值與所需輸出值匹配。
10.2 Proportional control
比例控制器（proportional controller）令執行機構輸入值等於誤差乘以一個常數
執行器 = Kp * 誤差 （Kp是常量）
【知識點整理】
1.比例控制器根據實際和期望系統輸出之間的差異來調整執行器。
2.Kp是一個精心選擇的常數
10.3 Proportional-derivative (PD) control
執行器= Kp x 誤差 - Kd x 導數
Kd通常大於Kp
導數越大應減小執行器的大小；
【知識總結】
1.PD控制器同時考慮輸出誤差和輸出變化率。
2.Deriv = Actual-ActualPrev
10.4 Proportional-integral-derivative (PID) control
控制系統中的一個不良功能是穩態誤差
PID:比例積分控制
執行器= Kp x 誤差 + Ki x 積分-Kd x 導數
Ki通常比Kp小得多。
【知識總結】
1.PID is short for Proportional Integral Derivative.
2.Steady-state errors can occur if using an incorrect Kp constant value.
10.5 PDI調整
Ziegler-Nichols方法：對於PID控制器，常數Kp，Kd和Ki的最佳值取決於所控制的設備，Ziegler-Nichols就是一種找尋這些最優的值的方法。
- 最初將Ki = 0和Kd = 0設置，並將Kp最初設置爲某個小值（例如1）。關係：Kd>Kp>Ki
- 更改所需的輸出值並觀察實際輸出值。增加Kp直到實際輸出值以恆定幅度振盪
- 記錄Kp的值，稱爲Ku。還記錄振盪週期並稱其爲Pu。
- 設置Kp = Ku / 1.7，Ki =（Kp * 2）/ Pu，Kd =（Kp * Pu）/ 8。
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