反馈控制的设计优化：稳定性、跟踪性能及抗干扰

反馈可以使反馈的控制系统的性能优于开环系统的性能。稳定性、跟踪性能及抗干扰都是闭环系统的优点。当设计有某些特性的新系统时，必须将被控对象和反馈控制器协同设计，以实现整体的目标。但是，现实的情况是控制总被最后考虑。在设计被控对象之后，有一些新的需求，然后反馈被添加到一个已经存在的系统中，这个模式存在着明显的缺陷。

假设你想设计一个比赛用船，要求快速且安全。首先，你需要设计一个真正安全的船，强大地可以抵挡大风和海浪。这艘船势必将会变得非常沉重，并且反应迟钝。如果没有大量的反馈去最优地控制这条船，并根据风向进行调整，将会使这条船表现的像美国美洲杯冠军。我们应该设计一个低龙骨的船体、小的摩擦力和一个大的帆。缺陷是海浪的运动将会使船不稳定，产生很大的震动，实际上很难任意来控制，就像没有人能保证风向一样。因此，设计一只船，要求龙骨可以驱动，可以根据浪的运动来调整和控制龙骨，而船帆大并且可以自动调节，这样的设计可能是一个好的办法。毫无疑问结合控制系统和将要控制的对象来协同设计，会得到更优的解决方案。

相同的情况也会发生在设计由减振器和弹簧组成的汽车制动系统中。如果它们是无源器件，则如果它的刚度越大，车体的偏移越小，同样乘客也会觉得更加不舒适。如果设计地非常柔性，则在颠簸的路上会有大的振荡。反馈可以提供一种解决方案，依据路的条件和驾驶行为来调整阻尼：即所谓的主动悬架系统。

为了在系统设计中采用反馈，并使之成为优势，需要满足以下的条件：

●控制目标一定要表达清楚。

●相关变量需要可测量，并有合适的传感器系统。

●传感器信息一定要与目标实现相关。

●在传感器、目标和系统模型等信息给定的前提下，控制算法一定要能够决定如何采取行动。

●反馈动作可以被应用到系统输入，需要提供恰当执行器的数量。开环与闭环控制

简而言之，开环，例如串联或前馈控制；闭环，如反馈控制，有如下的特点：(www.xing528.com)

●开环系统控制不能影响稳定性，但是闭环系统能。

●开环系统总是适当的，闭环系统则不一定。

●开环系统是消极的，闭环系统是积极的。

●开环系统无法抑制对象干扰，闭环系统可以。

●开环系统对于对象变化很敏感，闭环系统可以抑制被控对象变化。

●开环系统需要预先知道精准的对象模型和噪声，闭环系统既不依赖于精准的系统模型和噪声模型。

●开环系统对对象测量不敏感，闭环系统依赖精确的对象量测。

●结合前馈和反馈系统，两自由度系统集合了每种方法的优点，而且没有其缺点。