Mối quan hệ giữa kỹ thuật xử lý tín hiệu và hệ thống điều khiển?

Kỹ thuật hệ thống điều khiển và xử lý tín hiệu số đều là các khóa học / môn học quan trọng của kỹ thuật điện Nhưng làm thế nào hai môn học / khóa học này có liên quan với nhau ??

Ngoài ra xin vui lòng cho tôi biết, một số tài nguyên được đề xuất (sách, hướng dẫn, bài giảng, v.v.) về kỹ thuật hệ thống điều khiển và làm thế nào để bắt đầu làm việc với nó ở cấp độ kỹ thuật?

Như chúng ta đã có câu trả lời trong liên kết dưới đây nhưng câu trả lời đó là về tài nguyên dsp, tôi đang tìm kiếm tài nguyên về hệ thống điều khiển ví dụ trả lời về yêu cầu điều chỉnh

Có rất nhiều sự chồng chéo nhưng một số khác biệt trong nhấn mạnh. Kỹ thuật điều khiển cũng cũ hơn DSP. Nếu bạn có một nền giáo dục EE truyền thống, bạn không thực sự tạo ra sự khác biệt.

Biến trạng thái là quan điểm điển hình hơn trong Kiểm soát. Phiên bản đầu tiên của Oppenheim và Schafer 1975, đã có một chương về các biến trạng thái, nhưng họ đã bỏ nó qua nhiều năm. Bạn cần hiểu các biến trạng thái để thực hiện Lọc Kalman là một khu vực chồng lấp. Ước tính tuyến tính và điều khiển tuyến tính là đối ngẫu của nhau.

Tôi cũng sẽ nói rằng các hệ thống thời gian liên tục / rời rạc lai phổ biến hơn trong Điều khiển nhưng cũng có nhiều ví dụ cho DSP.

DSP hầu như luôn luôn được thực hiện trên mẫu thống nhất. Biến trạng thái cũng có thể làm việc với lấy mẫu không đồng nhất.

Tôi chưa bao giờ nghe nói về Hệ thống kiểm soát nhân quả nhưng việc lọc ngược thời gian là phổ biến trong DSP. Kiểm soát vốn là nhân quả. Biến đổi Laplace một phía là phổ biến hơn trong các điều khiển.

Sự ổn định trong các vòng lặp trở lại là quan trọng trong cả hai lĩnh vực. Một lớp hệ thống điều khiển tiên tiến sẽ bao gồm các chủ đề như sự ổn định của Lyaponov. Bạn thường không thấy rằng được bao phủ trong DSP nhưng có những bài báo DSP sử dụng kỹ thuật đó.

Lý thuyết điều khiển xuất hiện trong kỹ thuật cơ khí. DSP xuất hiện trong tài chính. Có rất nhiều cả hai trong chế tạo robot cũng sử dụng thị giác máy tính.

Trong RADAR, dạng sóng và lọc có nhiều DSP hơn ở mặt trước, nhưng các hệ thống theo dõi ở mặt sau có nhiều Điều khiển hơn.

Nếu tôi phải sử dụng một từ duy nhất để mô tả từng từ.

Điều khiển: phản hồi

Xử lý tín hiệu: cảm biến

hoặc có thể sử dụng một cụm từ

Điều khiển: trong hiện tại

DSP: trong rãnh

Tôi đã xử lý tín hiệu của tôi Ph.D. trong một bộ phận hệ thống kiểm soát . Tôi nhận là xử lý tín hiệu là vòng lặp mở; hệ thống điều khiển đóng vòng lặp.

Ngoài ra, toán học đằng sau cả hai đều rất giống nhau. Đó là các ứng dụng thường rất khác nhau.

Cả hai đều dựa trên Lý thuyết hệ thống tuyến tính (còn gọi là "Tín hiệu và hệ thống" ). Vì vậy, cũng không Communications Systems và tuyến tính điện mạch , mạch điện tử , và Mạng Phân Phối (aka truyền dòng ).

Cả hai lo lắng về sự ổn định của hệ thống. Ba Lan phải ở trong vòng tròn đơn vị. DSP thực sự rộng hơn cả Điều khiển hoặc Truyền thông.

Hệ thống điều khiển thường quan tâm nhiều hơn đến hành vi trong miền thời gian; đáp ứng xung và đáp ứng bước. Tiêu chí Routh-Hurwitz (hoặc đối tác thời gian rời rạc của nó) và các kỹ thuật Root-Locus là điều mà những kẻ Kiểm soát lo lắng. Tôi chưa bao giờ thực sự lo lắng về nó.

Trước đây, các hệ thống biến đổi trạng thái nằm trong phạm vi điều khiển, nhưng kể từ khi Bộ lọc Kalman, tôi đã thấy các biểu diễn biến đổi trạng thái (với ma trận A, B, C, D ) xuất hiện thường xuyên hơn trong DSP.

Nhiều vấn đề DSP ngoài Kiểm soát ít quan tâm đến hành vi trong miền thời gian và quan tâm nhiều hơn đến hành vi trong miền tần số.

Xử lý hình ảnh có liên quan chặt chẽ hơn với DSP so với Điều khiển.

Tôi không biết các anh chàng Điều khiển lo lắng gì về FFT và như vậy.

Tất cả các ngành này có một kết thúc thực tế trở thành Điện tử. Lo lắng về cách các chip DSP hoặc CPU được nối với bộ chuyển đổi A / D và D / A và bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi khác. Tôi không biết có bao nhiêu người Kiểm soát lo lắng về lỗi lượng tử hóa, nhưng họ nên làm.

Có một sự phân biệt khá đơn giản.

Xử lý tín hiệu là một bộ công cụ có thể được sử dụng cho kỹ thuật điều khiển.

Kỹ thuật điều khiển là làm cho một cái gì đó di chuyển theo cách bạn muốn nó di chuyển. Một số công cụ xử lý tín hiệu sẽ giúp ích cho điều đó (và một số sẽ không xảy ra; quá trình lọc ngược không xảy ra trong thời gian thực mà không có TARDIS).

Xử lý tín hiệu chủ yếu liên quan đến đáp ứng tần số (khuếch đại), vì đó là hầu hết những gì ảnh hưởng đến những gì bạn nghe thấy. Sự chậm trễ của giai đoạn và nhóm là vấn đề, nhưng thường không phải là vấn đề chính.

Trong kỹ thuật điều khiển, bạn thường muốn một cái gì đó di chuyển đến một vị trí và sau đó không di chuyển. Khi thực hiện điều này, có một nguyên tắc cơ bản - nếu bạn không thể nhìn thấy nó, bạn không thể sửa nó . Nếu phép đo vị trí của bạn được lọc theo cách làm chậm quá trình đo, thì vòng điều khiển không biết nó ở đâu (hoặc không nhận được thông tin đó đủ nhanh) và do đó không thể di chuyển một cách thích hợp. Hoặc tệ hơn, nếu nhận được thông tin quá muộn thì thậm chí có thể cố gắng di chuyển sai hướng.

Vì vậy, kỹ thuật điều khiển có xu hướng sử dụng các bộ lọc như Butterworth, có thể không làm tốt công việc lọc như vậy, nhưng có tác dụng lành tính hơn nhiều đối với tín hiệu. Hoặc thậm chí có thể không sử dụng bộ lọc, vì nhiễu trên tín hiệu có thể không ảnh hưởng đến chuyển động của hệ thống nếu bạn có vòng điều khiển chậm hoặc hệ thống có nhiều quán tính.

Cuốn sách giáo khoa tốt nhất mà tôi biết là Modern Control Engineering của Ogata. Tôi hoàn toàn có thể khuyên bạn nên điều đó. Nó chỉ dừng lại ở mức thiếu kiểm soát không gian trạng thái, nhưng đối với hầu hết các công việc kiểm soát, bạn hiếm khi cần điều đó.

$I$$O$$S$$O$$S$$I$

• các kỹ sư điều khiển có xu hướng đặt các mâu thuẫn (mạnh) vào các đầu ra của một hệ thống và được dành riêng để tìm các đầu vào đáp ứng các điều kiện này
• người xử lý tín hiệu có xu hướng đặt kỳ vọng (mạnh) vào đầu ra và cố gắng tìm các hệ thống chuyển đổi đầu vào một cách thích hợp .

Kết quả là, các công cụ của họ rất giống nhau, và giống như đôi khi họ sử dụng chúng là một cách thức kép. Ngay cả khi nền tảng của họ rất gần, tôi đã nhận thấy một số khó khăn trong việc giao tiếp với họ. Đối với một số người, tình huống này làm tôi nhớ đến George Bernard Shaw:

Hoa Kỳ và Vương quốc Anh là hai quốc gia cách nhau bởi một ngôn ngữ chung.

Do đó, kỹ thuật điều khiển tín hiệu / hình ảnh và điều khiển là hai ngành gần nhau, được phân tách bằng một bộ công cụ phổ biến .

• Yêu cầu, đối với việc triển khai hệ thống theo thời gian thực, nguyên nhân (trong đó thời gian là tham số độc lập) liên tục giảm thiểu lỗi đầu ra liên quan đến tiêu chí tham chiếu , phân biệt kỷ luật hệ thống điều khiển.

• Bạn có thể tìm kiếm MIT Open Courseware , chẳng hạn như https://ocw.mit.edu/cifts/aeronautics-and-astronautics/16-30-feedback-control-systems-fall-2010/

• Scilab tương tự MATLAB miễn phí ( https://scilab.org ) cung cấp quyền truy cập vào nhiều thư viện đã được chứng minh hỗ trợ thiết kế và phân tích hệ thống điều khiển.

• NumPy và SciPy của Python ( https://scipy.org ) có thể thay thế cho Scilab , nếu bạn thích, trong khi SymPy ( https://sympy.org ) có thể giúp với các thao tác tượng trưng (hệ thống đại số máy tính). Máy tính xách tay Anaconda Jupyter ( https://anaconda.org ) sẽ cho phép bạn ghi lại sự phát triển của mình bằng cách sắp chữ Markdown và kết xuất biểu thức LaTeX , cùng với các khối đầu ra và mã tương tác.

• Để hiển thị biểu đồ luồng tín hiệu , thường tóm tắt các hệ thống điều khiển, bạn có thể sử dụng Graphviz ( https://graphviz.org ).

• Roger Labbe giải thích các bộ lọc Kalman rất hiệu quả: https://github.com/rlabbe/Kalman-and-Bayesian-Filters-in-Python Trạng thái hệ thống ước tính là đối tượng kiểm soát cho bộ lọc Kalman.