超调是控制系统中的一个重要概念，其定义和特性如下：

一、基本定义

超调是指在系统响应过程中，输出值超过设定值（稳态值）的最大偏差。具体表现为系统在达到目标值后继续振荡或调整至目标值，且最终会回到稳态，但在此过程中输出值会暂时超出预期范围。

二、典型应用场景

工程控制领域

机械系统：

如调速系统、机械臂控制等，超调可能导致机械部件过度运动或卡顿。

电子系统：例如温度控制系统，超调可能引发设备过热或能源浪费。

经济与金融领域

汇率超调：

货币市场失衡导致汇率短期波动超出长期均衡水平，随后通过反向调节恢复稳定。

三、影响因素

系统参数：响应速度、衰减比、积分时间常数等直接影响超调幅度。

输入信号特性：阶跃输入、扰动大小等外部因素也会导致超调。

四、控制策略

增加阻尼：通过引入阻尼项减少振荡，降低超调。

调整PID参数：增大比例系数可提高响应速度，但需平衡超调与振荡；延长积分时间可消除稳态误差，但可能增加超调。

优化系统结构：改进硬件或算法设计，提升整体稳定性。

五、衡量指标

超调量是评估调节品质的关键指标，计算公式为：

$$

\text{超调量} = \frac{Y(t_p) - Y(\infty)}{Y(\infty)} \times 100\%

$$

其中，$Y（t_p）$为系统达到稳态前的最大输出值，$Y（\infty）$为稳态值。

六、示例说明

以温度控制系统为例，设定目标温度为20℃。当温度从18℃开始上升时，系统可能先快速超过20℃（超调），随后通过调节回到20℃并稳定下来。此时超调量反映了系统在达到目标值前的最大偏差程度。

综上，超调是控制系统设计中需重点关注的问题，合理控制可提升系统稳定性和调节精度。