《电资工程概论》ppt课件

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1、電資工程概論‧Control‧Cybernatics‧(自動)控制‧制御控制原理簡介By：C.Y.TzengNTOUC.N.C.E(通訊與導航工程系)ControlPrinciple訂立目標檢視現況依差距(不足)進行修正e.g.)以手拿杯…(包含複雜之迴授機制)腦手/腳取物/杯視力/眼目標物+-命令驅動位置(手與杯之距離)設法將此一迴授修正流程自動化(配合電腦)「廣泛應用」需求元件：Controller(CPU)/腦Actuator(驅動器)手腳Sensor(視力)AutomaticControl~Manual(自動控制)Closed-loopControl~Open-loopcontr

2、ol(閉迴路控制)FeedbackControl~FeedforwardControl(迴授/反饋控制)Whyautomaticcontrol~減少人員操作負擔優點~可靠度佳(不受情緒影響)~精確度佳(電腦控制/定位)Open-loopcontrolPre-Programmedcontrol依事先規劃好之命令執行，不論結果(輸出y)如何。e.g.)學開車…倒車入庫…開至定點，再將方向盤轉1.5圈。真正上路…不會路邊停車。具體實例：子彈射出去，無法再做指令修正(Hitormiss)飛彈發射後，(會與預定路徑/影像/座標/地形/比較)持續修正。(∵其內有迴授機制)systemuyClosed

3、-loopcontrol(Feedbackcontrol)依”結果”進行控制指令修正基本控制系統架構例：冷氣/空調(恆溫控制)r=referenceinput…預定/設定溫度y=實際環境溫度(由溫度感測器量測)e=r-y~依此誤差，決定控制指令啟動壓縮機/(變頻)(如前例，吾人抓取物品…是一複雜之迴授控制)控制器致動器授控系統感測器r+-ey大腦手/腳身體眼、耳、鼻若是一切皆在理想狀態，皆在掌握之中，則可以使用open-loopcontrol。閉起眼睛，左五步右十步左二步即走出教室門口。但若有突發之干擾(障礙物)突然出現…則不可行Feedbackcontrol則是，時時偵測(透過sens

4、ors)現況，與預設目標有無差異，再進行修正。早期軍事單位：砲兵前進觀測官…回報炮擊過近/遠調整仰角/彈道/藥包Note：e.g.)e.g.)P.I.D.控制器(最常用之架構)船舶、飛機沿預定航向行進e.g.)CActuatorshipgyroΨref+-eΨucua「‧原本航向朝東‧新航向：正南」改變舵之位置改變航向(猶如汽車方向盤)C=KPe+KI∫edt+KDde/dt現在誤差量過去誤差累積未來誤差趨勢(吾人執行決策亦是依，現在、過去經驗、未來走向三者綜合判斷)te(t)TypeofControl保持恆溫，定點(捷運車廂停至固定位置)體溫的調節(36.5℃)心跳頻率的控制1.Reg

5、ulation~2.Tracking~追蹤隨時變化(Time-varying)之訊號e.g.)飛彈追蹤飛機CGr+-eyr(t)constregulationr(t)consttracking車廂else：ABS防/鎖死煞車系統(最佳施力分配)StabilityConceptstable(穩定平衡)(不倒翁)marginallystable(隨遇平衡)球於平面unstable(不穩定平衡)球於凸面倒單擺(筆)Definition一系統處於平衡狀態，給予微小擾動後，若能回至其原來之平衡狀態，則稱之。如何提升系統穩定性旋轉(子彈膛線；Football旋轉；籃球；陀螺)增加尾翼面積，重心前移(

6、箭)，汽車引擎前置，(羽毛球尾翼斷，則飛行不穩定)，風箏。增加支撐…撐拐杖FeedbackControl穩定性佳(保守)，則不易改變現況e.g.)民航機…./舒適穩定性差(坐不住，喜新厭舊)，則易脫離現況e.g.)戰鬥機…操縱性敏捷…/纏鬥(F-16open-loop(先天)不穩定/加以控制後，變得穩定)Note：倒單擺測試<倒單擺測試>-不同棍棒長度，欲維持平衡…(須於d範圍內移動)，則d與l有何關係?l1d1l2d2反饋控制(FeedbackControl)之精神知錯能改錯誤中學習(依“e”(error)進行修正)事後補救(感冒後…看醫生/治療)前饋控制Feedforward之精神事

7、先防範提早因應/打預防針唯：須知病毒種類，(水流)干擾大小，前饋功能才會彰顯堤岸堤岸水流內港領港(引水人員)熟知當地水文情形常見之控制策略先使用FeedforwordControl，做大幅度修正(依事先之資訊)再利用FeedbackControl，做局部修正e.g.)棒球的外野手之守備移動情形後,碎步調整(追蹤球之動向)(Feedback)先,判斷球方向…大步移動(左/右)(Feedforword)典型控制之方法-概念化繁為簡(以簡