本科中自動控制傳遞函數與現實的聯繫？

12-28

先說一下題外話，我是在校大三自動化專業的，現在自動控制也快結課了，總結這一學期，我學的很吃力，主要原因就是把大量的學習時間去思考和實際的結合，探究所以然了，而忽略了習題的訓練，結果現在基本習題都還不能熟練解答，但是我不後悔，工科生就應該實際和理論結合，而不是只會刷題，拋開實踐。我問過我們自控老師好多次問題，不幸的是她只是會理論，沒有項目經驗，幾乎每次都是尷尬的局面告終。（不是說我們自控老師不好，沒有，她人很好，特別敬業，理論比較紮實，只是她缺少實戰經驗，所以無法將理論和實踐結合起來，她的授課方式不適合我的學習方式）

下面開始我的疑惑，還請大牛們為晚輩解疑一下，在此謝過。
系統的傳遞函數在實際系統中是如何求出來的？然而在我們的課本上都是直接給出傳遞函數然後開始讓我們分析系統的性能等，或者給個簡單的RLC和運放電路圖然後讓我們自己去求傳遞函數再進行分析。除了這兩種外就沒了。。
自動化研究的是一個大系統，是由很多電路以及軟體演算法實現的，而不是單純的RCL電路，所以此時的傳遞函數怎麼求？
我參加過大學生智能車等等比賽，平常自己做小四軸玩，所以感覺自動控制理論很玄乎，課堂上學到系統分析在我做的智能車和小四軸是如何體現的？
他們的傳遞函數是如何求的？什麼分析開環零極點啦，完全沒用到，不知道如何去應用

當初我在學控制理論時，也跟樓主一樣迷迷糊糊。這裡分享下幾點親身體會，以下體會偏向工程。

拉氏變換

一方面，對拉氏變換理解不夠。拉式變換將時域變換到s域，而這個s域並不像頻域（傅里葉變換）那樣具有很強的物理意義，容易讓初學者琢磨不透，而一味地將它作為一個數學符號來處理。於是乎，控制理論就變成了純粹數學推導和題海戰術，忽視了對控制的理解。

直到去年我從一位海歸老師那才明白了拉氏變換存在的意義。我們知道，信號都能進行傅里葉變換的前提是其絕對可積(即取信號的絕對值，再沿時間從-inf到+inf積分，若積分存在，則成為絕對可積)；階躍信號在傳統意義上並不是絕對可積的，故其傅里葉變換的積分不收斂；但階躍信號在實際控制工程中卻運用廣泛，要怎麼解決呢？

我們可以嘗試將階躍乘上一個exp(-at)(a&>0)，這樣通過一個指數衰減，信號就滿足絕對可積了，因此對1(t)*exp(-at)就可以做傅里葉變換。經過一些小的整合，我們就可以得到拉氏變換的表達式了。可以看出，拉氏變換是傅里葉變換的拓展。

從上面的分析，信號存在傳統意義上的拉式變換也是要滿足絕對可積條件的，所以在書本上，都會對信號列個條件。

與現實聯繫

當年在學這塊的時候，也感覺非常抽象，沒法跟實際聯繫在一起。這裡舉個簡單例子：
一台直流電機，它的轉速（V）與施加電壓（U）d的關係為V=500*U。現在通過PID控制使它轉速恆定在1000r/min。下圖中的期望轉速就是書本中經常說的理想輸出，控制電壓u（就是我們施加給電機的電壓）是通過控制律PID得到的。

題主可以將這個例子與書本上的框圖對比，相信可以加深理解。

拉氏變換應用

我在實際控制中，很少能直接用到拉式變換，用的較多的還是狀態空間加上李雅普諾夫方程那一套，學術上也是以這一套為主。但本科期間好好理解那些概念，對以後繼續深入學習大有裨益，你要保持這種積極主動思考的熱情，相信某一天會豁然大悟，畢竟越好的東西要越多的努力才能獲得，加油！

另外，拉式變換對你理解信號處理也大有用處。

書本上的傳遞函數是理論模型；實際系統的傳遞函數需要通過系統辨識得到，精確的模型很難確定，工程上一般用頻響分析方法測試系統傳遞函數的伯德圖，以便於分析系統的特性；

首先傳函是經典控制，只看輸入輸出間的關係。
和實際的關係你可以這樣理解，首先你遇到了設計一個系統的問題，然後分析需求(需要什麼輸出，可以有什麼輸入)，然後如果是電路問題就用電學知識，如果是力學就用力學知識來列出幾個公式。然後求出輸入和輸出的關係式就是你要的傳函。
根據傳函你可以看系統的一些性能指標。

但是這往往還是用現代控制理論的狀態空間的知識和方法來求解一些更複雜的系統。

最後輸入和輸出量一般都是模擬量居多，比如電壓什麼的。可以學習一些通信方面的知識。

傳遞方程將「單輸入，單輸出」的「線性時不變」系統的微分方程轉化成代數方程，方便對於系統在不同輸入下行為分析。至於轉化的物理意義已經有人答過了。
正如你看到的，以上兩個條件不適用於複雜系統的描述，特別像四軸，具有多輸出，以及很強的非線性。傳遞方程只能用來描述複雜系統中單個單元的行為，比如電機。對於多輸出，或者非線性的系統分析，會利用到其他分析手法。別著急慢慢學。

你我學習方法很像，我也學的很迷糊，所以來知乎找答案