反馈控制的直观性与重要性：基于实验室经验的探讨
系统与控制
2025-01-28 v1 系统与控制
摘要
本工作旨在提高来自不同学科的工程学生对反馈控制重要性的认识。该方案包括对不同控制策略在实验室会话中的性能进行比较，考虑 Matlab/Simulink 对非线性摆锤模型的仿真。首先，学生尝试通过控制扭矩输入来使摆锤停止于不稳定平衡位置，使用通过 Arduino 板连接到计算机的操纵杆进行控制。考虑不同的摩擦情景，以便学生探索系统响应中的耗散。随后，作为第二个任务，使用 Arduino 引入位置参考信号，学生实现不同的控制策略，如 Bang-Bang 控制、PID（比例-积分-微分）控制和 FPID（分数 PID）控制，通过检查信号在示波器和 3D 动画模型中的响应来分析系统行为。动态模型体现了旋转运动定律的应用，控制方法从直观角度进行解释，关注控制动作的意义和动机，旨在发展对 PID 和 FPID 控制方法的直观理解。
引用
@article{arxiv.2501.15742,
title = {Intuition and importance of feedback control through laboratory experiences},
author = {Aldo Jonathan Munoz-Vazquez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15742},
year = {2025}
}