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起停式控制

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起停式控制(bang-bang control), 嘛叫做砰砰控制bang-bang 控制開關控制繼電器式控制抑是磁滯控制,是會當予控制輸出佇兩種狀態之間切換的回授控制器,起停式控制會當控制輸出佇咧某一个狀態停留一段時間,閣跳出去另外一个狀態。起停式控制會當用有慢敗功能的元件實作。

起停式控制會當控制只接受二種狀態輸入的設備,譬如講一个干焦會當控制全開抑是全關的電爐。捷看的家用自動調溫器即為屬於起停式控制。起停式控制的輸出會當用離散形式的單位階躍函數來表示。因為起停式控制控制信號的無連紲,控制系統若有包括起停式控制,即可看做是一个變結構系統,就按呢停式控制器嘛屬於變結構控制器。

起停式控制的優點是結構簡單方便,毋過缺點是控制動作的無連紲,若設計無好,容易造成系統震盪(這嘛是叫做砰砰控制的原因)。

舉例

若以起停式控制的自動調溫器做例,調溫器設計佇一定溫度(比如講三十度)以上輸出開的訊號,啟動冷氣,另外嘛會有另外一个溫度,若溫度傷低溫度,共冷氣關起來。理想遮溫度嘛會三十度,毋過因為溫度綴時間咧變化,若冷氣傷低三十度就關起來,則溫度佇咧三十度左右變化的時陣,冷氣會捷發生的啟動佮停止,因此一般會佇溫度較低(比如講二十八度)時陣閣關起來冷氣,也就是有一个慢無的區間。所以起停式控制的結果落去:

  • 溫度真低佇二十八度,共冷氣關起來。
  • 溫度佇二十八度到三十度之間,維持冷氣進前狀態。
  • 若較早冷氣關起來,表示進前溫度捌佇二十八度,繼續關起來冷氣。
  • 若較早冷氣開啟,表示進前溫度捌佇咧三十度,繼續開啟冷氣。
  • 溫度懸於三十度,開啟冷氣。

最佳控制中的起停式控制

佇咧最佳控制應用的時陣,控制訊號可能會有固定的上限佮下限,若其實上好控制訊號做其上限值抑是下限值,袂是頂下限之間的其他值,此最佳控制問題會當起停式控制其實上好解決。

起停式控制定出現佇最短時間的最佳控制問題中。譬如講車輛行一定距離,而且對出發到尾仔停止的時間愛上短,其實伊是佇咧經過某一「切換點」前用上大油門加速,過切換點後以上大擋車的方式擋仔,用車停咧想欲愛的位置。

另外一个日常常見的起停式控制例這馬佇最短時間內底燒滾水,做法是用上大的火力燒滾水,咧煮滾了後關起來熱源。大部份的溫控器嘛用到起停式控制,根據目前量測溫度佮設定溫度的差異,決定加熱器抑是冷氣壓縮機敢是欲開啟。

最佳控制問題中,控制變數的哈密頓量做線性的,則其起停式控制會是起停式控制,根據龐特里亞金極大值原理會使,以哈密頓量中控制輸出 u 係數的正負號,來決定控制量愛維持佇上限抑是下限。

對一寡控制問題,起停式控制可能是最佳解,毋過也有一寡控制問題用起停式控制的原因是此方法上簡單方便,上蓋容易實現。

相關條目

  • 歐拉-搝格朗日方程
  • 雙設定點控制
  • 上優控制
  • 魯棒控制
  • 滑模控制
  • 向量測度
  • 向量測度中的李亞普諾夫定理
  • 加速-滑行

參考資料

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