Ну а если молотком по нагрузке ударят? Тоже должна остаться в "коридоре"?
А если обратный маятник повесят на вал?
От нагрузки идет обратная связь через момент на валу, и без её учета задача решения не имеет.
Боюсь, количество возможных типов нагрузки превышает ваши способности как разработчика.

Говоря про "невыход из коридора" не забывайте про шумы, которые неизбежны и часто имеют гауссово распределение.

Как-то пессимистично звучит... Типовых случаев, по моему, предостаточно. Нет задачи объять необъятное...

Ну так можете заняться их классификацией. Тоже ведь общественно-полезная деятельность...
Сделаете - можно будет обсудить, почему в таком-то случае система оказывается нелинейной.

а в учебниках по ТАР в качестве примеров разве не описываются типовые контуры регулирования ДПТ с нагрузкой? Вроде в Бесекерском было раньше.

В данном случае, интересуют не типовые контуры управления, а типовые нагрузки и их характер...

Маленький оффтоп
Как-то разбирался с конструкцией одного гироскопа.
На воздушном подшипнике (водород) подвешен маховик-ротор двигателя.
Скорость двигателя регулируется током возбуждения. Ток этот - единственная полезная информация.
Шумы датчика в 10000 раз превышают полезные приращения и спады тока. Тем не менее, хорошими алгоритмами усреднения разработчики уверенно эту информацию сумели вытащить. Система отслеживает увеличение скорости в 0.28угловых секунды за секунду!

извольте:
- трение.
- трение с массой на валу.
- трение с массой на валу, присоединенной через упругую ременную передачу.
- редуктор с массой и нагрузкой на нем. Ну и с собственным трением и массой.
Вариации параметров- самые разнообразные.
В- общем случае, это нелинейное.

Это значит, что в нужном разработчикам частотном диапазоне плотность шума была не очень большая.

Получается, что, практически всегда, имеем постоянный момент инерции ротора двигателя (и соединенных
с ним механизмов) и момент сил трения, зависящий от скорости вращения. Плюс еще полезная нагрузка...

нет, не так. почти всегда имеется ещё инерция нагрузки, и далеко не всегда нагрузка (и её масса, или ещё какой- то источник инерционности) жестко связана с ротором. И потери на трение и прочь. как правило, распределены и их нельзя привязать к какой- то одной массе. Т.е., объектом регулирования с точки зрения ТАР является не двигатель сам по себе, а двигатель со всем, что на него навешено.

Да это понятно. Не нужно объяснять очевидные вещи. Все настраивается по месту, вся система "в сборе" - двигатель в конкретном механизме во время реальной работы под нагрузкой...
А зачем их к массе привязывать? По моему, они достаточно определенно привязаны к скорости вращения.

Потому что они могут быть нелинейными функциями скорости вращения независимо каждого вала.

М-да... Действительно. В более или менее общем виде картина получается сложной...
Похоже, что нужно искать другое решение для коррекции коэффициентов в зависимости от скорости...

Просто у Вас получилась условно- устойчивая САР. Вам её нужно расчитать так, чтобы она была устойчива в целом. При любых допустимых условиях. Тут может и "Д" звено помочь...

Вы, возможно, не поняли. Изначально, системы, вообще, ни какой нет. Есть только блок управления двигателем - привод со встроенным ПИ-регулятором. Система появляется только тогда, когда пользователь купил привод и соединил его с собственным двигателем, в собственном механизме и подключил к своему блоку питания... Поэтому, рассчитывать что-то заранее - бессмысленно. Какая будет система - неизвестно по очень многим параметрам. Речь идет об адаптации регулятора к реальной электрической и механической системе. Сейчас это решается при помощи процедур настройки, которые выполняются самим пользователем. Имеющийся на сегодня алгоритм вполне удовлетворительный - заказчики не жаловались. Но хочется большего. Сейчас настройка ПИ регулятора производится на одной, произольно выбранной скорости вращения (обычно где-то в середине диапазона, либо на заранее известной фиксированной рабочей скорости). Результат - вполне нормальный. Скорость регулируется и стабилизируется во всем рабочем диапазоне. Однако, на малых скоростях, можно получить лучшее качество регулирования. Если настраивать привод специально на такие скорости, то в этом можно убедиться. Однако, в этом случае, работа на высоких скоростях будет неустойчивой - часто возникают автоколебания. Можно конечно организовать и хранить массив коэффициентов, разбив скорость на несколько поддиапазонов. Но не хочется заставлять пользователя производить настройку по многим точкам.