tilstandskontroller

Tilstandskontroller er en gruppe kontrollmetoder i dynamiske systemer som bruker hele tilstandsvektoren x som input for å bestemme kontrollsignalet u. Systemet beskrives vanligvis med en tilstandsrommodell dx/dt = Ax + Bu, y = Cx + Du, der x inneholder relevante tilstander som posisjon, hastighet og andre dynamiske variabler. En tilstandskontroller implementerer ofte en tilstandsbasert lov, for eksempel u = -Kx + r, eller mer generelt u = f(x, r). Tilstandskontroll brukes når måling av hele tilstanden er mulig, eller når den kontinuerlig kan estimeres med høy pålitelighet.

Hvis alle tilstander er målte, kan man bruke tilstandsfeedback som poleplassering eller optimal kontroll (som Linear-Quadratic Regulator, LQR) for å oppnå stabilitet og ønsket ytelse. Når ikke alle tilstander er direkte målte, må systemet bruke et tilstandsestimator, som en Luenberger-observer eller et Kalman-filter, for å gjette x og dermed muliggjøre tilstandskontrollen.

Tilstandskontroller er allsidige og brukes i en rekke områder, inkludert robotikk, mekaniske systemer, bil- og luftfartsapplikasjoner, og industrielle prosesser. De gir ofte rask og presis respons og god stabilitet, men krever nøyaktig modellering og pålitelig estimering av tilstander. Designutfordringer inkluderer modellfeil, støy og endringer i operasjonsforhold, som påvirker ytelsen og krever robusthetsvurderinger.