模拟器列表
控制·机器人模拟器
处理PID、稳定性、状态空间、观测器、卡尔曼滤波器、机器人控制的控制工具集。
47 个模拟器
本领域的相关主题
相邻分类
工具列表
二自由度控制模拟器 — 目标值追踪和外部干扰抑制的独立设计
Two-Degree-of-Freedom Control — Independent Setpoint and Disturbance Design
二自由度控制模拟器把 PI 反馈与参考前置滤波器分别设计，可独立调节给定值跟踪与扰动抑制。实时对比 1 自由度响应，直观展示前馈整形如何在不削弱抑扰能力的前提下消除超调。
MRAC自适应控制参考模型追踪模拟器
Adaptive Control MRAC Simple Simulator
频率响应·稳定性
比较参考响应、追踪误差和适应增益历史，观察增强适应后改善或振荡的趋势。
ABS防抱死制动系统模拟器 — 滑移率控制
Anti-Lock Braking System (ABS) Slip Ratio Simulator
ABS（防抱死制动系统）滑移率控制模拟器：根据初速、路面状态、车辆质量与目标滑移率，实时计算制动距离、摩擦系数，并与抱死制动距离对比，展示 μ-s 曲线与现工作点。汽车主动安全工具。
防积分饱和PI控制模拟器
Anti-Windup PI Controller Simulator
PID·伺服
对具有输入饱和的一阶过程，比较标准PI、抗饱和PI、理想PI的响应。可视化积分绕圈现象及Back-calculation的巻回效果。
姿态控制推进器尺寸模拟器
Attitude Control Thruster Sizing Simulator
频率响应·稳定性
人造卫星与航天器姿态控制 (RCS) 推力器规格设计的免费模拟器。可实时计算惯性矩、所需扭矩、单台推力、基于齐奥尔科夫斯基方程的推进剂质量，并评估推进剂质量占任务总质量的比例。
二位式控制模拟器 — 时间最优控制
Bang-Bang Control Simulator — Time-Optimal Control
双积分系统 ẍ = u 在输入上下限 |u| ≤ u_max 约束下，最短时间到达原点的"二进制制"可视化工具。改变初始位置、初始速度、最大输入，切换曲线、位相平面轨道、最短到达时间、切换时刻实时显示。
超前滞后补偿器的Bode图设计模拟器
Bode Lead Lag Compensator Simulator
频率响应·稳定性
联动显示幅频、相频和极零图，观察极零间隔如何影响稳定余量。
Bode图·频率响应模拟器
Bode Plot
频率响应·稳定性
本文介绍波特图（频率响应）的实时绘制与分析功能，可自动生成传递函数的增益图与相位图，并计算幅值裕度、相位裕度、穿越频率等关键参数，辅助进行系统稳定性判断。适用于控制系统设计与频域分析。
级联控制模拟器
Cascade Control
PID·伺服
本文通过模拟器对比串级PID与单回路PID的控制性能。内环传递函数为 ，嵌套于外环构成双回路系统。重点分析并实时展示两者在上升时间、超调量及整定时间等动态响应指标上的差异，为控制
Bode图模拟器
Control Bode
频率响应·稳定性
使用伯德图仿真器实时分析控制系统频率响应。通过切换一阶、二阶或PID模型并调整参数，即刻可视化传递函数的幅频与相频特性，快速获取幅值裕度、相位裕度及带宽等关键指标，助力高效完成系统稳定性分析与设计验证。
控制系统阶跃响应·传递函数模拟器
Control Step
控制系统阶跃响应模拟器 | ：实时可视化一阶/二阶系统响应，调节阻尼比、固有频率分析瞬态特性。支持PID控制器设计与Ziegler-Nichols整定，计算上升/调节时间、超调量及稳态误差，助力控制理论学习与优化。
描述函数法模拟器 — 非线性控制
Describing Function Simulator
描述函数法模拟器：将继电器、饱和、死区等非线性元件替换为振幅相关的等效增益 N(A)，由线性部分轨迹 L(jω) 与临界曲线 −1/N(A) 的交点预测极限环的振幅、频率与周期。非线性控制工具。
数字PID离散化方案比较模拟器
Digital PID Discretization Simulator
PID·伺服
通过阶跃响应、离散采样和增益分解，观察采样周期变粗时控制性能如何劣化。
外部干扰观测器(DOB)模拟器 — PI单独与外部干扰抑制比较
Disturbance Observer (DOB) Simulator — DOB+PI vs. PI Alone
频率响应·稳定性
扰动观测器 (DOB) 模拟器 — DOB+PI 与单独 PI 的对比围绕控制响应、稳定裕度与调节条件组织输入、结果与图表，帮助用户在同一工程主题内进入下一项计算。
四旋翼无人机推力分配模拟器
Quadrotor Drone Thrust Allocation Simulator
四旋翼无人机推力分配（Control Allocation）模拟器：实时求解 X / + / H / 六旋翼框架的 4×4 分配矩阵，根据机体质量、臂长、横滚、俯仰、偏航速率等输入计算每个电机的所需推力、转速和饱和裕度。。
前馈补偿模拟器 — 外部干扰抑制
Feedforward Compensation Simulator — Disturbance Rejection
可视化单独PID和PID+前馈补偿的阶跃外乱响应。改变工艺增益、外乱路径增益、PI增益，学习为什么事先补偿已知外乱能大幅降低峰值偏差。
增益调度控制模拟器
Gain Scheduling Control Simulator
频率响应·稳定性
用于控制在不同运行点处增益变化的非线性系统的工具。可切换固定增益控制和增益调度控制进行对比，实时计算闭环增益、与设计值的偏差、推估超调量等指标，直观体现为什么需要增益调度。
H∞控制模拟器 — 混合灵敏度设计和H∞范数
H-Infinity Control Simulator — Mixed Sensitivity Design
H∞控制模拟器实时可视化灵敏度函数S与互补灵敏度T的频率响应，以及加权W_S、W_T的混合灵敏度峰值（H∞范数）。直观学习鲁棒控制设计中扰动抑制与噪声抑制的权衡。
触觉反馈设备带宽·Z-Width模拟器
Haptic Feedback Device Bandwidth & Z-Width Simulator
触觉反馈（力反馈）装置在线模拟器：根据装置惯量、阻尼、采样频率与编码器位数，实时计算自然频率、闭环带宽、Z-Width 与 Colgate-Brown 稳定极限，帮助设计能稳定渲染坚硬虚拟墙的人机交互控制器。。
逆响应模拟器 — 右半平面零点(RHP zero)的阶跃响应
Inverse Response Simulator — Step Response of an RHP-Zero Process
频率响应·稳定性
逆响应模拟器可视化含右半平面零点（RHP zero）的过程 G(s)=K(-Tz·s+1)/((T1·s+1)(T2·s+1)) 的阶跃响应与 PI 闭环行为，直观理解输出先朝反方向运动的现象。
Jury稳定性判别模拟器 — 离散时间系统
Jury Stability Test Simulator
频率响应·稳定性
离散时间（数字）控制系统朱里稳定判据模拟器：根据特征多项式系数构建朱里表，判定所有根是否位于单位圆内。在 z 平面与图表上可视化必要条件、内部条件与根的模值。。
卡尔曼滤波器模拟器
Kalman Filter
卡尔曼滤波器模拟器：交互式可视化状态估计与噪声抑制过程。调节Q、R、P₀参数，实时观察滤波效果，支持GPS追踪、传感器融合等预设场景与RMSE分析，助力控制工程与CAE学习。
环路成形设计模拟器 — Bode图和稳定余量
Loop Shaping Simulator — Bode Plot and Stability Margins
频率响应·稳定性
环路成形设计模拟器对 PI 补偿与二阶过程的开环频率响应进行可视化，实时计算增益穿越频率、相位裕度 PM、增益裕度 GM 与带宽。可直观体验经典控制的稳定设计。
LQR倒立摆模拟器 — 最优调节器和状态反馈
LQR Inverted Pendulum Simulator — Optimal State Feedback
LQR 倒立摆模拟器对 4 维状态空间小车—摆模型施加最优反馈 u=-Kx，通过调整状态权重 Q 与输入惩罚 R，实时可视化整定时间、超调量与峰值控制力的折衷关系。
模型预测控制模拟器 — 有限时域最优化
Model Predictive Control Simulator — Finite-Horizon Optimization
将一阶过程离散化，计算最小化预测视域内输出误差的最优输入，每步进行解析计算。实现MPC的基本动作并可视化与PID的应答差异。
Nichols图模拟器
Nichols Chart Simulator
频率响应·稳定性
开环传递函数的频率响应，用相位（横轴）和增益（纵轴）合并到一个图上绘制的工具。改变增益、时常数、无差拍时间，增益裕度·相位裕度·共振峰会实时显示，可以直观地研究闭环系统有多稳定。
Nyquist图·稳定余量模拟器
Nyquist Criterion
频率响应·稳定性
本文介绍一款CAE工具，用于通过奈奎斯特图分析控制系统稳定性。用户可选择开环传递函数并调整增益，实时观察奈奎斯特图与波特图变化。工具自动计算增益裕量、相位裕量及穿越频率，并基于奈奎斯特稳定性判据（Z = N + P）判断闭环系统稳定性，其中
状态空间可观测性模拟器
State-Space Observability Simulator
针对二阶线性时不变系统 ẋ=Ax+Bu, y=Cx 的免费可观测性模拟器：计算可观测矩阵 O=[C;CA] 的行列式与秩，实时可视化能否从测量输出重构内部状态。
死时间的Padé近似模拟器
Padé Approximation of Time Delay Simulator
频率响应·稳定性
将纯时滞 e^(−sT) 用有理传递函数近似的控制工程模拟器。调整近似阶数、时滞与对象时间常数，实时观察相位特性、有效带宽以及右半平面零点引起的初始反向超调。。
粒子滤波器模拟器
Particle Filter Simulator
频率响应·稳定性
使用加权粒子群从被噪音淹没的观测中估计隐藏状态的粒子滤波器（顺序蒙特卡洛法）工具。改变粒子数、噪声和重采样方式，实时观察估计误差和有效样本大小的变化。
PID控制器模拟器
PID Controller Simulator — Step Response Tuning
PID·伺服
交互式PID控制器模拟器，在线调节Kp、Ti、Td参数，实时分析阶跃响应曲线与超调量、调节时间等性能指标。支持Ziegler-Nichols自动整定，助您快速优化控制器参数。
PID整定方法比较工具
PID Tuning Method Comparison (Z-N / IMC / SIMC)
PID·伺服
PID整定计算器，自动比较Z-N、IMC、SIMC等主流方法，提供FOPDT模型参数、阶跃响应曲线与稳定性分析。实时计算ISE/IAE指标，助力工程师快速优化控制器性能。
极点配置法模拟器 — 状态反馈设计
Pole Placement Simulator — State Feedback Design
频率响应·稳定性
针对二阶单输入系统 ẋ=Ax+Bu 的极点配置在线工具：改变系统矩阵 A 与期望闭环极点，实时计算状态反馈增益 k1、k2、开环极点、闭环极点与阶跃响应，并可视化极点的移动。免费使用。
PWM电机控制计算器
Pwm Control
PWM电机控制计算器：实时计算占空比、开关频率、平均电压、电感纹波电流、开关损耗及LC滤波器截止频率，适用于降压变换器和直流电机驱动器设计。解答“PWM频率越高越好”的误区，帮助工程师平衡开关损耗与纹波性能，优化电机驱动效率与电磁兼容性。
相对增益矩阵(RGA)模拟器
Relative Gain Array (RGA) Simulator
当用分散式单回路控制来处理具有多个输入与输出的多变量过程时，本工具帮你决定应将哪个输入与哪个输出配对。输入一个2×2增益矩阵，即可实时看到布里斯托尔的相对增益矩阵、推荐配对以及回路间相互干扰的强度。
机器人手臂Jacobian奇点模拟器
Robot Arm Jacobian Singularity Simulator
频率响应·稳定性
两连杆平面机器人手臂的雅可比 det(J)、Yoshikawa 可操作度、奇异值与条件数的实时计算器。可视化边界奇异点、内部奇异点与可操作度椭球，辅助 DLS 逆运动学与奇异点鲁棒的轨迹规划。。
二连杆机器人手臂正逆运动学模拟器
Robot Arm Kinematics
频率响应·稳定性
本文通过交互式仿真演示二连杆机械臂的正逆运动学原理。您可调整关节角度观察正运动学下的末端轨迹，或直接在画布上设定目标位置，由系统实时计算逆运动学解，并可在“肘上”与“肘下”两种构型间自由切换，直观理解机器人运动学中的多解现象与求解过程。
根轨迹法控制系统设计工具
Root Locus
频率响应·稳定性
本文介绍根轨迹法这一经典控制系统设计工具。通过设置开环极点与零点，可实时绘制增益K变化时闭环极点在s平面上的运动轨迹。工具自动计算渐近线、稳定裕度及系统阶跃响应，并详解轨迹起点（K=0时始于开环极点）、终点（K→∞时终于开环零点或无穷远）及
Routh-Hurwitz稳定性判别模拟器
Routh-Hurwitz Stability Criterion Simulator
频率响应·稳定性
输入控制系统特性方程式的系数，可自动构建劳斯阵列，计数第1列的符号变化来判定系统是稳定还是不稳定。无需求解根就能判断稳定性的原理，可通过s平面绘图和阶跃响应同时观察验证。
伺服机制计算器
Servo Mechanism
PID·伺服
CAE伺服机构计算器在线工具，实时计算系统带宽、相位裕量、增益裕量、波德图、调节时间及稳态误差，支持二阶系统分析与Ziegler-Nichols PID参数整定。深入解析相位裕量设计原则、调节时间与超调量关系、共振峰值与带宽关联，帮助工程师
二阶系统阶跃响应(整定时间)模拟器
Second-Order Step Response Simulator
频率响应·稳定性
可视化标准形式二阶系统输入阶跃信号时的时间响应。改变自然频率ωn和阻尼比ζ，实时计算超调量、峰值时间、上升时间、调节时间，直观理解控制系统的时间响应指标。
滑动模式控制 — VSC和鲁棒性
Sliding Mode Control — VSC and Robustness
频率响应·稳定性
滑模控制（SMC）模拟器：对带扰动的二阶系统应用切换律 u=-k·sign(s)，使其沿滑模面收敛至原点。调节滑模面系数c、切换增益k、边界层宽度φ和扰动幅值d，体验鲁棒性与抖振抑制。
电力系统频率下垂控制模拟器 — Primary Response
Smart Grid Frequency Droop Control Simulator
频率响应·稳定性
智能电网频率下垂控制（Primary Frequency Response）模拟器：调整系统、下垂率 R、负荷扰动、系统惯量 H、死区与 AGC 增益，实时计算 Δf、RoCoF、nadir、AGC 恢复时间及 UCTE 合规性。50Hz/60Hz 系统通用。。
Smith预测器模拟器 — 死时间补偿和PI比较
Smith Predictor Simulator — Dead-Time Compensation vs PI
Smith 预估器模拟器对带死区时间的一阶滞后过程，实时对比标准 PI 控制与 Smith 预估器的阶跃响应。调节过程增益、时间常数、死区时间与比例增益，直观理解死区时间补偿的效果。
状态空间可控性模拟器
State-Space Controllability Simulator
频率响应·稳定性
二阶线性定常系统 ẋ=Ax+Bu 的可控性判定模拟器。调整系统矩阵 A 与输入向量 B，实时计算可控性矩阵 𝒞=[B AB]、行列式、秩及可控/不可控结论，并在状态平面上以列向量直观可视化。。
状态空间表示分析模拟器
State Space
本文介绍状态空间分析中的能控性、能观性判断与极点配置方法。通过输入系统矩阵A、B、C、D，自动计算能控性矩阵与能观性矩阵并判断其满秩条件。基于Ackermann公式设计状态反馈控制器，实现期望的闭环极点配置。内容涵盖从系统模型、理论判据到仿
稳态误差和系统型(类型)模拟器
Steady-State Error vs System Type Simulator
频率响应·稳定性
单位反馈控制系统稳态误差在线模拟器：根据系统型号 N（积分环节个数）和输入信号（阶跃／斜坡／抛物线），实时计算位置常数 K_p、速度常数 K_v、加速度常数 K_a，并自动判定跟踪性能。免费可视化工具。
使用指南
- 设置卡尔曼滤波器的进程噪声Q和测定噪声R(例：Q=0.01、R=0.5)
- 输入机器人手臂的状态空间模型：质量2kg、惯性矩0.05kg·m²、驱动周期10ms的条件设置
- 执行模拟后，确认滤波器输出和实测值的误差收敛，验证推估精度
具体计算例
垂直多关节机器人肘关节位置推估：初始状态x₀=[0°, 0°/s]、目标角度30°追踪控制时卡尔曼增益K=[0.15, 0.08]计算。测定噪声σ=±2°、进程噪声σ=±0.5°/s条件下，10周期后的推估误差收敛到0.3°以下。DC电机驱动电压12V、齿轮比100:1的实机数据对照检验可行。
实务中的注意事项
- 高速机器人(控制周期1ms以下)时，R过度小会导致滤波器不稳定。推荐R≧0.1
- 6轴机器人情况下，各关节需要不同的QR比；连杆1(基座)设QR=0.1，连杆6(手腕)设QR=0.05
- 实装前必须用阶段应答试验对进程噪声值进行同定。目录值仅参考值