4-7：高保真辨识、设计验证与扰动边界

这份讲义围绕驱逐舰航向控制的高保真设计闭环展开：先用分段辨识把舵机、船体艏摇与扰动通道写成可解释的低阶模型，再用传统控制四联图和优化搜索分别确定控制器。讲义进一步把无扰动、扰动和航向传感器噪声三类边界放到同一高保真任务中比较，帮助学生判断经典控制结构在工程任务中的可用范围。 本讲义主要探讨了自动化控制系统的设计与性能评估，特别侧重于船舶航向控制的应用。文档通过数学建模展示了多种成本函数与惩罚机制，旨在优化控制器在处理轨迹偏离和舵角限制时的表现。通过对Bode图、Nyquist曲线及根轨迹的详细分析，研究了系统在时域与频域内的稳定性。此外，资料中对比了不同参数设置下的PI与PID控制器效能，并利用仿真图像直观呈现了系统在应对方波指令时的追踪能力。最终，这些内容为实现高保真度的航行自动化提供了理论依据与工程参数参考。