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原创 伯德图可以用于分析开环系统,也可以用于分析闭环系统么?
伯德图是一种通用的频域分析工具,适用于线性时不变系统的各种传递函数。在控制系统设计阶段,工程师主要使用开环伯德图来设计补偿器,以确保足够的稳定裕度和期望的动态特性。在设计完成后或需要对系统进行直接性能评估时,工程师会绘制闭环伯德图,以获取带宽、谐振峰值等更贴近实际运行性能的指标。使用开环伯德图进行设计和校正 -> 使用闭环伯德图(或时域仿真)进行性能验证。两者相辅相成,不可或缺。
2025-12-16 13:46:51
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原创 【Matlab】ga的详细解释
这意味着在优化过程中,适应度函数除了优化变量x外,还有一个固定参数4。这是一个字符串,描述算法为什么会停止,例如达到最大代数、函数值收敛等。:一个结构体,包含有关优化过程的信息,例如代数、函数计算次数、种群信息等。:适应度函数在最优解处的值(通常是最小值,因为ga默认求解最小化问题)。参数和适当设计适应度函数,可以解决各种复杂的工程优化问题。这是一个匿名函数,它接受一个变量x,并调用用户定义的函数。的长度来确定优化问题的维度(即变量的个数)。:优化得到的最优解(即优化变量的值)。
2025-12-15 15:06:00
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原创 【Matlab】 gaoptimset参数的详细解释
这个设置特别适合需要高精度解、有约束条件的复杂优化问题。: 算法运行的最大代数,通常设为100-1000。: 如果连续10代适应度没有显著改进,算法停止。问题复杂时需较大种群(通常20-100): 使用均匀分布随机生成初始种群个体。当适应度函数值变化小于此值时停止。根据约束条件生成可行的变异个体。(通常为种群大小的5-10%)通常设为种群大小的5-10%过于严格,可能导致不必要计算。特别适合有约束的优化问题。非常小的值(1e-26)根据实际问题调整收敛精度。: 停滞时间限制(秒)平衡计算效率与搜索能力。
2025-12-15 14:48:47
425
原创 在自动控制原理中,截止频率wc的物理意义是什么?
截止频率ωc是开环频率特性中幅值穿越0dB的频率点,它反映了控制系统的快速性(响应速度)和稳定性(通过相角裕度)的综合信息。在设计控制系统时,需要根据性能要求(如响应速度、抗干扰能力等)选择合适的截止频率,并保证足够的稳定裕度。因此,截止频率是频域法分析和设计控制系统的一个关键参数。
2025-12-15 12:00:01
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原创 自动控制原理中,几阶系统是如何分辨出来的?
摘要:自动控制系统中,系统阶数的判断主要依据描述系统的微分方程最高阶数、传递函数分母多项式阶次(需化为最简形式)、状态空间方程中独立状态变量数量或系统极点个数。关键是要避免零极点对消导致的伪阶数,实际阶数由最简形式决定。物理上,阶数常对应独立储能元件数量。判断流程为:将传递函数化为最简有理分式后,取分母多项式的最高次幂作为系统阶数。简单记忆为"真分式,看分母,最简形式定阶数"。(150字)
2025-12-15 11:10:05
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原创 【自动控制】自动控制原理中,最小相位系统是什么?
一个稳定、因果的线性时不变系统,如果满足以下两个条件,则称为最小相位系统所有极点都在复平面的左半平面(即系统本身是稳定的)。所有零点也都在复平面的左半平面。反之,只要有一个零点位于右半平面,或者有一个位于虚轴上的零点,该系统就被称为非最小相位系统。关键理解:“最小相位”中的“相位”指的是系统的相位滞后。在具有相同幅频特性(即对信号各频率分量的放大倍数相同)的所有可能系统中,最小相位系统在任意给定频率下产生的相位滞后是最小的。这就是其名称的由来。特性最小相位系统非最小相位系统零极点位置。
2025-12-15 10:57:10
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原创 【自动控制】自动控制原理中,如何用伯德图判定系统的性能?
伯德图 (Bode Plot)幅频特性曲线 相频特性曲线(对数幅值-频率) (相位-频率)|---低频段:型别与增益K----------|(决定稳态精度)|---中频段:穿越频率ωc ----------|---对应点相位:决定γ(决定快速性、平稳性)|---中高频段:... --------------|---穿越-180°:决定ωg与Kg(决定稳定性裕度)
2025-12-15 10:41:17
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原创 自动控制原理中,什么样的动态过程是好的?
稳(Stable):绝对稳定的,这是底线。快(Fast):具有较短的调节时间,能迅速完成任务。准(Accurate):稳态误差小,最终输出能精确达到目标值。平(Smooth):过渡过程平稳,超调和振荡在可接受范围内。在实际设计中,工程师会根据被控对象的特点和性能优先级,通过调整控制器参数(如PID中的Kp, Ki, Kd)或采用更先进的控制策略,来塑造出一个适用于该场景的“好”的动态过程。没有绝对统一的标准,只有针对具体问题的最优权衡。
2025-12-15 10:22:00
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原创 【Matlab】evalin( ‘base‘,‘var1‘)中的base是什么意思?
在MATLAB中,evalin函数用于在指定工作区中执行MATLAB表达式。这里的base是指MATLAB的基础工作区(base workspace),也就是我们通常说的全局工作区。基础工作区是MATLAB中存储变量和数据的默认工作区,当你在命令行窗口直接赋值变量时,该变量就存储在基础工作区中。使用的作用是:在基础工作区中查找变量var1,并返回它的值。这通常用于在函数内部访问基础工作区中的变量,因为函数有自己独立的工作区(局部工作区),默认情况下无法直接访问基础工作区中的变量。
2025-12-12 11:29:45
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原创 【MATLAB】MATLAB中ss函数用法详解
ss函数是MATLAB控制系统设计的核心工具,掌握其用法对于状态空间分析和设计至关重要。创建方法:直接矩阵输入或从其他模型转换属性管理:设置输入/输出/状态名称、分组等系统操作:串联、并联、反馈等连接方式分析工具:时域响应、频域响应、稳定性分析设计应用:控制器设计、状态观测器设计等通过熟练使用ss函数,可以高效地进行现代控制理论的分析与设计工作。
2025-12-10 13:47:19
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原创 自动控制原理,快速性在时域和频域的含义是什么?
特性时域视角频域视角核心概念时间频率核心指标调节时间、上升时间带宽频率、截止频率衡量对象响应达到稳态所需的时间能有效跟踪的信号频率范围本质输出随时间变化的快慢系统对输入信号频谱的“通过能力”核心联系调节时间 ts∝ 1 / 带宽 ωb带宽 ωb ∝ 1 / 调节时间 ts直观比喻汽车加速到目标速度的时间汽车能平稳行驶的最高路面起伏频率简单来说:时域看“快不快”,看的是时间轴上的曲线;频域看“能不能快”,看的是系统能通多高的频率。而“能不能快”直接决定了“快不快”。
2025-12-10 10:22:05
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原创 自动控制中,相位究竟是什么?请详细进行解释
对于线性时不变(LTI)系统,当输入为正弦信号:稳态输出也是同频率的正弦信号:其中:ω 是角频率(rad/s)ϕ就是相位(单位:弧度 rad 或度 °)相位 ϕϕ 表示输出正弦波相对于输入正弦波的偏移量ϕ>0:输出超前于输入。ϕ<0:输出滞后于输入。这种偏移是由系统的动态特性(如惯性、延时、储能元件等)引起的。相位在自动控制中是一个连接时域动态与频域特性的桥梁它是系统对正弦信号的时移度量,反映系统的延迟或超前特性。它是稳定性分析的核心,通过相位裕度等指标量化系统鲁棒性。它与系统的动态性能紧密相关。
2025-12-10 10:05:21
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原创 自动控制中,哪些环节存在延迟?请详细进行解释
在自动控制中,延迟并非例外,而是常态。它根植于传感器、通信、控制器、执行器和被控对象的物理本质中,表现为纯滞后和惯性滞后两种形式。识别、量化并有效补偿这些延迟,是控制系统能否在实际中稳定、高效运行的关键。理解“哪些环节有延迟”是第一步,而掌握如何分析和处理这些延迟,才是控制工程师的核心技能。
2025-12-10 09:29:19
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原创 【自然频率】在自动控制领域,自然频率是什么含义?请通俗易懂的详细解释
在自动控制领域,理解自然频率,就是理解被控对象的“物理天性”。它是什么:一个由系统物理参数(质量M、刚度K、惯量J等)决定的、固有的频率参数,定义于无阻尼理想状态。公式上,对于最简单的质量-弹簧系统,。它的角色响应速度的“基因”:决定了系统响应快慢的理论上限。动态响应的“缩放因子”:与阻尼比一起,完整描述系统响应。阻尼比决定响应曲线的“形状”,自然频率决定该曲线在时间轴上的“伸展或压缩”程度。设计安全的“红线”:需要避开的共振频率区。给工程师的启示。
2025-12-01 14:28:27
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原创 【自然频率】自然频率是什么含义?请通俗易懂的详细解释
自然频率:是系统自身的物理属性(质量、刚度、惯量、电感电容等)决定的,是其在无阻尼理想状态下的振动频率。单位通常是Hz(每秒多少次)或rad/s(角频率)。它与阻尼比的关系它们是描述动态系统的一对黄金参数。自然频率(ω_n)主要决定了系统的快慢潜质”和“节奏偏好。阻尼比(ζ)主要决定了系统“如何到达稳定”的过程姿态是振荡着去,还是爬着去,还是最优地去两者共同决定了系统在受到干扰或指令后,整个动态过程的完整面貌。核心价值理解自然频率,就是理解系统的“物理本性”。
2025-12-01 14:15:53
948
原创 【阻尼比】阻尼比在自动控制领域是什么含义?请通俗易懂的详细解释
阻尼比:在控制理论中,它是闭环系统特征方程所决定的一个核心参数,定义了系统动态响应的基本形态。设计哲学追求绝对平稳,不容许超调(如机器人手臂移动、电梯停靠)→ 设计为临界阻尼或轻微过阻尼ζ ≥ 1。追求响应速度,允许轻微超调(如温度控制、大多数伺服系统)→ 设计为欠阻尼通常 ζ ≈ 0.7。追求极致的抗干扰性,速度次要(如一些缓慢的化工过程)→ 设计为过阻尼ζ > 1。核心工具:它连接了抽象的数学(特征根在复平面上的位置)和直观的工程性能(超调振荡在复平面上,阻尼比等于特征根与负实轴。
2025-12-01 14:01:23
639
原创 【阻尼比】阻尼比是什么含义?请通俗易懂的详细解释
阻尼比(通常用希腊字母 ζ 表示):是一个无量纲数,描述系统振动衰减的特性。四种状态ζ = 0:无阻尼,永动振动(理想0 < ζ < 1:欠阻尼,衰减振动(最常见ζ = 1:临界阻尼,最快无振回归稳定(工程师的“甜蜜点”ζ > 1:过阻尼,缓慢无振回归稳定。核心价值:它是一个黄金标尺,帮助工程师在“快速停止”和“防止过度反应”之间找到最佳平衡点。它不是越大或越小越好,而是要根据不同系统的需求,设计一个最合适的值。
2025-12-01 13:36:01
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原创 【Matlab】interp1的详细解释
插值的本质是:已知一组离散的数据点(x, y),要估计在已知x点之间的某个新位置x_new上所对应的y_new值。输入: 一组散点数据(x, y)。输出: 一个函数或一系列点,可以让你查询任意x_new对应的y_new。目标: 以合理、平滑的方式“连接”这些已知数据点,从而预测中间值。注意:插值(x_new必须在x的范围内与外推(x_new在x的范围之外是不同的。interp1默认处理插值,但也可以控制外推行为。默认选择: 如果不确定,从 ‘ linear ’开始。它快速、可靠,适用于大多数情况。
2025-11-27 15:12:32
910
原创 【代码解析】【陷波滤波器】
w1 = 2.771;d1= 0.05;w2 =2.771;d2 = 0.3;w1, w2自然频率(rad/s),这里两者都是2.771d1, d2: 阻尼系数d1 = 0.05分子阻尼系数(很小)d2 = 0.3分母阻尼系数(较大)
2025-11-27 14:37:08
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原创 【陷波滤波器】Notch filter的连续形式是什么?请详细进行解释
核心由传递函数 描述。机理依赖于在虚轴上的零点(产生陷波)和在左半平面的共轭极点(保证稳定性和狭窄的带宽)。实现通常通过双T型RC网络结合运算放大器来实现,通过正反馈可以获得高Q值和尖锐的陷波特性。应用主要用于模拟电路中消除固定的单频干扰,例如在生物电信号放大器或音频设备中消除电源哼声。
2025-11-27 14:17:32
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原创 【陷波滤波器】Notch filter是什么?请详细进行解释
中文常译为“陷波滤波器”或“点阻滤波器”,是一种能够在特定频率点及其附近一个非常窄的频带内,产生极大衰减,而几乎不影响其他所有频率信号的滤波器。您可以把它想象成一个极其精准的频率“橡皮擦”。它的频率响应特性曲线就像一个在平坦地面上突然出现的“凹陷”或“深谷”,这个“谷”的底部对应着需要被滤除的频率。Notch Filter(陷波滤波器)是一种具有极高频率选择性的滤波器,它像一把精准的手术刀,能够在不损害信号主体的情况下,切除一个特定频率的干扰成分。
2025-11-27 13:43:17
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原创 算法领域中,没有免费的午餐是指的什么?
没有免费的午餐”定理的核心结论是:脱离具体问题讨论算法的“好坏”是没有意义的。算法的优越性总是与它所应用的问题领域紧密相关。这指导我们在研究和实践中,要更加关注问题本身的性质,并采用实证的方法来寻找针对该特定问题的最有效解决方案。所以,下次当你听到有人说“XX算法是世界上最好的算法”时,你就可以用“没有免费的午餐”定理来优雅地回应他了。
2025-11-18 15:51:41
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原创 自动控制原理的指标都有什么?
摘要:自动控制系统的性能指标分为时域、频域和综合三类。时域指标包括动态性能(上升时间、超调量等)和稳态性能(稳态误差);频域指标涵盖开环(截止频率、相位裕度)和闭环(谐振峰值、带宽)特性;综合指标如ITAE用于优化设计。这些指标相互关联,共同反映系统的快速性、稳定性和精度,是系统分析和设计的重要依据。二阶系统中各指标存在明确的数学关系,高阶系统则主要依靠经验关联。
2025-11-18 09:14:41
907
原创 【电路】为什么会有无功功率?
无功功率的存在,根本上是由于交流电路中存在着需要周期性储存和释放能量的电场元件(电容器)和磁场元件(电感器)。它是“建立场”的代价:要让电动机转起来、变压器变电压,就必须先付出能量来建立磁场,这个能量就是无功功率。它是“能量的振荡”:它不代表能量的消耗,而是代表能量在电源和负载之间高速、可逆的交换。它是“必要的负担”:虽然没有它就不能做功,但它占用了电网的输送容量,并导致能量在输电线路上产生额外的损耗。
2025-11-06 16:42:50
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原创 【笔记】穿透数据的迷雾:时间序列分解方法终极指南
《时间序列分解方法终极指南》摘要 时间序列分解是分析数据趋势、季节性和残差的关键技术。本文系统介绍了五大类方法:1)基于滤波与平滑的方法(如移动平均、STL分解);2)基于模型的方法(如X-13-ARIMA-SEATS);3)信号处理方法(傅里叶分解、小波分析);4)自适应方法(EMD、VMD);5)集成预测模型(Prophet)。指南指出STL是通用首选方法,X-13适合高精度经济数据,EMD/VMD处理非线性信号,Prophet适用于自动化预测。选择方法需考虑数据特征,通过分解可提升预测精度、发现潜在规
2025-10-31 17:32:37
858
原创 【笔记】拆解复杂信号的“神器”:本征模态函数(IMF)完全解读
本文介绍了本征模态函数(IMF)的基本概念及其应用。IMF是通过经验模态分解(EMD)方法从复杂信号中提取出的内在振荡模式,能够将非平稳信号分解为一系列单一频率分量。每个IMF需满足极值点与过零点数量相近、局部对称性两个条件。文章详细说明了EMD的"筛分"流程,并阐述了IMF在Hilbert-Huang变换中的核心作用,可用于分析信号的瞬时频率和振幅。IMF广泛应用于机械故障诊断、生物医学信号处理、地震分析、金融数据等多个领域,为处理非平稳信号提供了有效工具。
2025-10-31 17:15:00
1051
原创 【总结】机器学习回归预测问题误差评价指标完全指南
全面总结回归预测中的各种评价指标,涵盖传统指标、稳健指标、比例指标、分位数指标等,为模型评估提供完整参考框架。便于不同量级数据比较,但当真实值为零或接近零时不稳定。解决了MAPE在真实值接近零时的问题,但仍有偏差。相对于朴素预测的改进程度,小于1表示优于基准模型。对异常值敏感,L2范数损失,具有良好的数学性质。结合了MSE的数学优点和MAE的量纲可解释性。适用于指数增长数据,对低估的惩罚大于高估。对异常值不敏感,稳健性强,L1范数损失。惩罚特征数量增加,防止过拟合。负数:比均值预测还差。
2025-10-31 14:58:42
757
原创 【笔记】【RNN 中的 LSTM 单元简介】
来自当前输入 X(t) 和隐藏状态 h(t-1) 的信息通过 sigmoid 函数传递。当使用反向传播算法训练模型时,会出现梯度消失(信息淡化)的问题,模型很难在其内存中存储较长的时间步长。此隐藏状态用于预测。为了调节网络,tanh 运算符将创建一个向量 (C~(t) ),其所有可能值都在 -1 和 1 之间。我建议更改超参数的值或使用不同的优化器集(如 Adam、SDG 等)编译模型,以查看图表中的变化。首先,将当前状态 X(t) 和先前隐藏的状态 h(t-1) 传递到第二个 sigmoid 函数中。
2025-10-31 13:50:04
629
原创 【笔记】【Python】Windows系统更改Conda镜像源完整教程:加速Python科学计算环境
通过本教程,你已经掌握了在Windows系统上配置Conda镜像源的多种方法:✅方法一(命令行):最快捷,适合大多数用户✅方法二(手动编辑):最灵活,可以精细控制✅方法三(特定通道):针对特定需求强烈推荐使用方法一配置清华源,这是最简单有效的方案。现在就去配置你的Conda镜像源,享受飞一般的环境搭建速度!🚀温馨提示:配置完成后,记得与你的团队成员分享这个提速秘籍,让大家都能高效工作!
2025-10-31 10:14:30
1183
原创 【笔记】【Python】Windows系统更改pip镜像源完整教程:告别龟速下载,体验飞一般安装速度
本文详细介绍了在Windows系统中更改pip镜像源的三种方法,可显著提升Python包下载速度。教程包含临时使用镜像源、永久配置(命令行快速配置和手动创建配置文件)以及在PyCharm中设置的具体步骤,并提供清华、阿里云等国内主流镜像源地址。文章还针对常见问题如配置文件不生效、SSL证书错误等提供解决方案,并对比配置前后的下载速度差异(如TensorFlow安装从2-3小时缩短至2-3分钟),帮助开发者彻底解决pip安装缓慢问题。
2025-10-31 10:03:14
1680
原创 【Pytbon】【报错信息】【Pycharm】No matching distribution found for tensorflow-docs
pip 找不到与你当前 Python 版本兼容的。你当前使用的 Python 版本可能低于 3.9。都需要 Python 3.9 或更高版本。选择最适合你环境的解决方案来解决问题。这个错误信息表明在安装。
2025-10-31 09:29:36
874
原创 【笔记】【Pycharm中如何安装jupyter?】
本文介绍了在PyCharm中使用Jupyter Notebook的三种主要方法:1)通过PyCharm内置功能安装Jupyter包;2)使用终端命令安装;3)直接创建Jupyter Notebook文件。详细说明了配置本地/远程Jupyter服务器、常用设置调整以及常见问题的解决方案。同时还提供了安装验证方法和使用技巧,包括快捷键操作、Markdown支持和变量查看功能,帮助用户高效地在PyCharm环境中使用Jupyter Notebook进行开发工作。
2025-10-30 17:17:19
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约束马尔可夫决策过程:随机建模(250页)
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