从开车去理解自动化控制
2025年02月03日 10:17:56
来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台
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驾驶员操纵方向盘以保持车辆在车道行驶就是反馈控制。根据偏差调整以将被控变量保持在期望值就是反馈控制的核心本质。所以车速控制也是典型的反馈控制。随着工况的不同，也许是一个单变量控制，也可能是需要油门和刹车协调的多变量控制。
如果驾驶员操纵方向盘保持方向，就是手动闭环反馈控制，如果是自动驾驶系统操纵方向盘保持方向，就是自动闭环反馈控制。如果驾驶员不根据实际方向进行控制凭感觉，就是开环控制。例如倒车入库一气呵成行云流水就是全靠，反馈基本没有作用。新手边倒车边观察边调整，则前馈不够准确，需要反馈补偿。这两个场景也说明了前馈和反馈组合控制策略的侧重点。
反馈是一个强大的思想，它被广泛地应用于自然和技术系统中。
反馈的一个主要应用就是为具有不确定性的系统提供鲁棒性。对实际值与期望值的差别进行比较，然后决策、执行。如果系统发生了某种会影响到实际值的变化， 那么我们先感知这个变化， 然后尽力系统稳定在期望值。
反馈的另一个应用是改变一个系统的动态特性。通过反馈，我们可以改变一个系统的行为， 以满足具体应用的需要。不稳定的系统可以变得稳定， 反应迟缓的系统可以变得响应快速， 工作点漂移的系统可以使工作点保持不变。
图片感知、决策、执行和被控对象组成一个环，这个环被称为回路或者控制回路。所谓的回路整定其实和这个环上的每一个环节都相关。只是很多时候感知、执行和对象都不容易调整，这就对决策提出了要求。这种要求包括决策的算法和算法的参数。如果决策算法采用PID，确定PID参数以实现闭环性能就称为。虽然经济型汽车很实惠，但是没有见过用经济型汽车跑比赛的。有时候选择不同的算法也是必然。
挂挡是的P，油门是PID的I，刹车是PID的D。挂挡为先，油门配合，刹车保证安全稳定。
开车本质就是人、车、路的协调，控制也是人机料法环的协调。PID参数整定整定和控制方案设计就是根据车况、路况、要求设计合理的驾驶设方案。
车况不同路况不同车速也不同。法拉利跑山路也不能跑120，路况为先，工艺为先。舒马赫开拖拉机也就那个速度，车况也重要，设备也重要。反过来让我去开F1恐怕连尾灯都看不到，人要发挥能动性。但是每一位司机都应该尽量在现有条件下把车开好，工程师也一样。问题的关键虽然是车和路，但是每位驾驶员还是要尽量发挥车路的极限。驾驶员有志气，五菱宏光也能上拉萨！也有的普拉多一辈子都没有开过318！
普通乘用车和赛道车也不一样，充分说明不同场景下控制方式是不一样的，控制目标也不一样。普通车追求综合性价比，赛车追求性能。PID就经济实惠，高级算法则追求性能。
做后排虽然大部分工作都是驾驶员完成的但是说了算，这就是串级控制。如果频繁下指令驾驶员会很难办，如果不下指令驾驶员可能不知道怎么办。
看到前面的红灯提前减速，有点像前馈控制。
首先是人的安全，然后是财产安全，最后是不影响他人驾驶其实驾驶是按优先级顺序排列的多任务协调，有点类似超驰控制。换句话说超驰控制可以实现多变量协调约束控制。
减速时先减油门减速再踩刹车好比分程控制。两个操纵变量的单目标控制还有分程控制、阀位控制等形式，多变量协调优化的实现形式比较灵活。
上DCS不进行PID整定和控制方案梳理优化，好比宝马车当牛车开。
不进行基础控制优化上控制，好比三轮车上自动驾驶。
工程师要在条件受限情况下至简至优地解决问题，好比开AE86的秋名山车神。
新能源电车从电控到智能驾驶与智能工厂的智能控制与优化没有区别。代替人实现的自动化驾驶，也是自动化。知识型工作自动化了也就智能工厂了。
作者：冯少辉博士
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