复杂系统控制算法分解实战 · 课程目录

🧩 算法分解 模块化 ⚙️ PID · LQR · MPC 🤖 无人机 · 倒立摆 · 自动驾驶 📅 30个实战章节

01引言与课程概览

复杂系统控制算法分解的必要性 · 课程目标与学习路径 · 预备知识回顾

02系统建模基础

从物理世界到数学模型 · 微分方程与状态空间 · 传递函数与零极点

03控制算法核心思想

反馈控制原理 · 开环与闭环 · 性能指标：稳定性·快速性·准确性

04PID控制算法详解

PID数学本质 · 比例积分微分作用 · 数字PID与抗积分饱和

05PID参数整定实战

Ziegler-Nichols · Cohen-Coon · 继电自整定 · 现场调参血泪史

06现代控制理论入门

状态反馈与极点配置 · 能控能观性 · LQR最优控制设计

07状态观测器设计

龙伯格观测器 · 降维观测器 · 基于观测器的控制 · 噪声问题

08离散化与数字实现

ZOH · Tustin · 采样周期选择 · 数字控制器直接设计

09非线性系统基础

非线性现象直观理解 · 饱和/死区/滞环 · 相平面分析

10非线性控制方法

反馈线性化 · 滑模控制 · 抖振抑制 · 无人机应用

11自适应控制入门

参数估计与自适应律 · 模型参考自适应 · 自校正 · 收敛性

12鲁棒控制基础

H∞控制思想 · 小增益定理 · 结构奇异值μ · 鲁棒性重要性

13预测控制 (MPC)

滚动优化 · 线性MPC与约束 · 快速MPC与嵌入式实现

14智能控制算法

模糊控制 · 模糊PID · 神经网络控制 · 强化学习应用

15算法分解方法论

自上而下分解 · 模块化与接口 · 从需求到算法映射

16实战：四旋翼姿态控制

建模 · 姿态解算 · 内外环控制 · 代码实现与调试

17实战：倒立摆系统

系统建模与线性化 · LQR设计 · 实物摩擦补偿

18实战：电机伺服高精度控制

三环控制 · 前馈补偿 · 陷波滤波器

19实战：自动驾驶路径跟踪

运动学模型 · 纯跟踪 · Stanley · MPC路径跟踪

20实战：机械臂轨迹规划与力控制

关节/笛卡尔规划 · 阻抗控制 · 导纳控制

21软件架构与代码组织

控制算法软件分层 · RTOS基础 · 任务调度与优先级

22仿真环境搭建

MATLAB/Simulink技巧 · Python控制库 · 硬件在环HIL

23代码生成与部署

Simulink→C代码 · 嵌入式优化 · 定点与浮点数

24调试与测试方法论

单元/集成测试 · 数据记录分析 · 振荡/静差/发散诊断

25性能评估与优化

时域指标 · 频域指标 · 多目标优化

26故障诊断与容错控制

传感器故障检测 · 执行器故障 · 解析冗余容错

27多智能体系统控制

一致性算法 · 编队控制 · 分布式估计与协同

28边缘计算部署

边缘计算与云控制 · 模型压缩 · 通信延迟补偿

29前沿趋势与未来展望

数据驱动控制 · AI+控制融合 · 安全关键验证

30课程总结与项目实战

综合项目设计 · 算法到产品全流程 · 学习资源与社区