《状态空间设计法》PPT课件

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1、第十一章状态空间设计法第一节极点配置设计法设计目的：在已知被控对象的状态空间模型的前提下，可按极点配置来设计控制器，使闭环系统既有克服扰动的能力，又有跟踪给定值的能力。控制器组成：►状态观测器►控制规律一、按极点配置设计控制规律设：连续控制对象的状态方程相应的离散状态方程假设控制规律是线性状态反馈闭环系统的状态方程闭环特征方程设计反馈控制规律L，使得闭环系统具有所需要的极点配置。闭环控制极点：求得闭环特征方程为：反馈控制矩阵K应满足方程：状态完全可控的充要条件是：系统满足秩的要求，k就有唯一的解。对于高阶系

2、统反馈矩阵可用Ackermann公式求解：例：设被控对象完全能控，且对象离散状态方程为：按极点配置法设计反馈控制系统，使期望极点为解法1：令反馈矩阵特征方程：对比系数得：因此能控解法2：用Ackerman公式求解：期望特征方程：第二节状态观测器设计法观测器的设计思想：根据能够测量的系统输出量和输入量，重构出全部状态。全维观测器、降阶观测器。状态观测器方法：将系统状态变量模拟出来用它来代替真实的状态变量构成反馈系统，这种方法称状态观测器法。降阶观测器：根据系统可测状态，重构出其余那些不能测量的状态。按上述系统

3、构造模拟系统：取误差状态为：误差状态特征方程为：若期望的极点为，期望观测器特征多项式：对于高阶系统，也有Ackerman公式：二、带观测器的状态反馈系统由于被控对象取状态较难，从观测器取状态得：将此方程与误差方程合并，得闭环系统动态方程：分离定理：状态反馈和观测器可以分别独立设计。它们之间无关联性。例：系统的状态方程为系统状态不可直接获得，按状态观测器法设计，2）求状态反馈，使期望极点为，解：1）能观矩阵：满秩，观测器可任意极点配置设闭环观测器方程误差状态方程的特征方程为，因此能控。令反馈矩阵，则特征方程为

4、期望特征方程对比系数得：