控制系統

穩態誤差(steady-state error)

穩態誤差是當所有暫態都消退之後,你希望系統停在哪、與它實際停在哪之間留下的那道頑固縫隙。想像定速巡航設在 100 km/h,卻穩穩地停在 97——那賴著不走的 3 km/h 就是穩態誤差。它區分了「只是穩定」與「真正準確」的迴路;一個系統可以平靜地安定下來,卻安定在錯誤的地方。

你會不會有這道偏差,取決於迴路的「型別」——前向路徑上坐了幾個純積分器(1/s 因子)。型別 0 系統(無積分器)對固定命令永遠留有限誤差,因為它需要一個非零誤差才能產生足夠的輸出。加一個積分器(型別 1),固定命令的誤差就消失為零——積分器持續累積直到誤差恰好歸零——但對斜坡命令仍留固定誤差。這正是 PID 裡那個「I」項如此珍貴的原因:它加進一個積分器,把步階輸入的穩態誤差逼到零。代價是積分器增加相位落後,把迴路推向不穩定。

e_ss = lim_{s→0} s·E(s); type-1 loop ⇒ e_ss = 0 for a step input

提高迴路增益也能縮小穩態誤差(增益越大,驅動輸出所需的誤差越小),但在型別 0 系統裡光靠增益永遠到不了零——唯有積分器能讓你一路到底。

又称
offsetresidual error穩態偏差