定義
在一些實務套用中常會用到正向系統,因為這些變數表示實際的物理量,而這些物理量(如濃度、水位、高度等)不會為負值。
正向系統在控制系統的設計中相當重要。在狀態觀測器設計中也需考慮系統是否是正向系統,因為狀態觀測器可能會出現不合理的負值。
狀態變數
狀態變數是指在動態系統中,可以描述系統數學狀態的一組變數,可以在系統未受到外力干擾的情形下,預測系統未來的特性。若是系統是由一組互相耦合的一階微分方程來表示,即稱為是狀態變數型的系統模型。
舉例
•在力學系統中,組件的位置座標及速度是典型的狀態變數,知道這些資訊後,可能可以確認系統後續的狀態。
•熱力學中的狀態變數也稱為態函式,像溫度、壓力、體積、內能、焓及熵等。相反的,像熱及功都是過程函式,不是態函式。
•在電路中,流經電子元件的電流以及電路節點的電壓常常都是狀態變數。
•在生態系統模型中,植物、動物及資源(營養、有機物質)的數量(或是濃度)都是典型的狀態變數。
狀態觀測器
狀態觀測器(state observer)是控制理論中配合實際系統的一種系統,在已知實際系統架構的情形下,可以根據一實際系統的輸入及輸出而估測其內部的狀態,是許多實務套用的基礎。
許多的控制理論都會假設可以知道系統的狀態,例如利用全狀態回授來穩定線性系統的例子。不過許多系統都無法直接量測到實際的狀態,只能用狀態對輸出的影響來間接估計狀態。像隧道中的車輛就是一個例子。車輛在隧道中的速度不易直接量測,只可以用隧道中的實際狀態來估計。假如系統可觀測,可以從輸出配合狀態觀測器來完全估測系統的狀態。
正反饋
正反饋(英語: positive feedback),是反饋的一種。是指一系統的輸出影響到輸入,使得輸出變動後會影響到輸入,造成輸出變動持續加大的情形;同理,如果輸出變動持續減少,就稱為負反饋。
簡單來說,當A產生了更多的B,B會回過來產生更多的A,這個過程就稱為正反饋。在機械、電機、電子、化學、經濟或是其他系統都會有類似的情形。