线性反馈系统的时间域综合-tgh

《线性反馈系统的时间域综合-tgh》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、6.1引言6.2状态反馈和输出反馈6.3极点配置问题:可配置条件和算法6.4镇定问题:可镇定的条件和算法6.5解耦问题:可解耦的条件和算法6.6跟踪问题:无静差性和鲁棒控制6.7状态重构问题和状态观测器6.8引入观测器的状态反馈控制系统的特性第6章线性反馈系统的时间域综合分析：综合与分析是相反的一个命题。稳定性等）和定量的变化规律。研究系统运动的定性行为（如能控性、能观测性、已知系统结构和参数及外输入作用，6.1引言综合：确定需要施加于系统的外输入作用，即控制规律已知系统结构和参数及所期望的系统运动形式或某些特征。统的综合问题。本章以状态空间法为基

2、础，在时间域内讨论线性反馈系控制律常取为反馈的形式(状态反馈或输出反馈)。无论抗扰动还是抗参数摄动，反馈系统优于非反馈系统。综合是建立在系统分析的基础上的。综合问题的提出受控对象：线性定常系统（状态空间描述）目标：即性能指标，如某些特征值、或某种期望形式、或关于极小（或极大）值的某个性能函数。手段:控制输入（控制器设计）寻找一个控制，在其作用下系统的运动满足所给所谓综合：出的期望性能指标。控制常用的形式：输出反馈控制状态反馈控制其中：为常阵，状态反馈（增益）矩阵。为参考输入向量。为常阵，输出反馈（增益）矩阵。非优化型指标：（1）以渐近稳定作为性能指

3、标---镇定问题；一个输出”作为性能指标---解耦问题；作为性能指标---跟踪问题。（2）以一组期望的闭环极点作为性能指标---极点配置；（3）以使一个多输入/多输出系统实现“一个输入只控制（4）以使系统的输出无静差地跟踪一个外部信号性能指标的类型非优化型指标优化型指标：一类极值型指标优化型性能指标：常取一个关于状态和控制的二次型积分函数：选择合理的矩阵和，综合目标：是确定一个控制为最优控制，为最优性能。其中：为正定常阵，为正定常阵或正半定阵且为能观测对。，使指标为极小值。（1）建立可综合条件综合问题可分解为两个性质不同的问题。研究综合问题的思路给

4、定的受控系统和指标，控制存在且实现综合的条件。（2）建立确定相应控制律（器）的算法/表达形式确定满足要求的控制律。（1）状态反馈的构成问题控制实现中的一些理论问题状态常常不能测量,利用可测输入和输出来构造出不能测量的状态,称为状态重构---观测器设计。问题。（2）系统模型的不准确和参数慑动问题模型不准确和参数慑动，按理想模型得到的控制器组成的控制系统中，是否产生达不到期望的性能指标或不稳定的鲁棒控制：参数不确定或摄动出现在模型参数的一个邻域内时，系统仍能稳定地运行或保持期望的性能指标.（3）对外部干扰的抑制问题扰动抑制问题（鲁棒控制）。状态反馈和输

5、出反馈的构成反馈对系统能控性和能观测性的影响状态反馈和输出反馈的比较6.2状态反馈和输出反馈控制取为状态的线性函数，状态反馈和输出反馈的构成形式称为状态反馈（静态状态反馈）；负反馈，反馈增益矩阵。线性定常系统状态反馈（闭环）系统的构成：传递函数矩阵为：注意：闭环系统的特征值控制取为输出的线性函数：称为输出反馈（静态输出反馈）。为参考输入。输出反馈：输出反馈闭环系统构成形式：传递函数矩阵为：则记：开环系统（受控系统）的传递函数矩阵为：或反馈系统的能控性和能观测性反馈（控制）的引入对能控性和能观测性有什么影响？结论6.1[状态反馈]改变系统的能观测性。

6、状态反馈的引入，不改变系统的能控性，但可能证明：1）能控性保持不变（）{A-BK,B}能控的充要条件是2）能观测性可以改变：可举反例说明。输出反馈的引入不改变系统的能控性和能观测性，即能控（能观）性=能控（能观）性结论6.2[输出反馈]证明：1）能控性保持不变。任一输出反馈都可等价于一状态反馈2）能观测性保持不变状态反馈和输出反馈都可改变系统结构属性和性能指标。令：则输出反馈达到的功能，必可找到相应的反馈功能上：状态反馈要优于输出反馈一个状态反馈来实现。但的解通常不存在。状态反馈和输出反馈的比较反馈信息上：状态反馈优于输出反馈状态可完全地表征系统结

7、构的信息，状态反馈是一种完全的系统信息反馈。输出反馈是一种不完全的系统信息反馈。为了使反馈系统获得良好的动态性能，必须采用完全信息反馈系统，即状态反馈。联补偿器，构成动态输出反馈系统:欲使输出反馈也能达到满意的性能，引入串联补偿器和并改善输出反馈方法输出变量可直接测量，状态反馈的工程实现，是引入状态观测器，利用可量测变量和作为其输入，以获得的重构量，来实现状态反馈。时，和相等。带状态观测器的状态反馈实现问题的提出相关数学基础可配置的条件（极点配置定理）单输入极点配置的算法多输入极点配置的算法状态反馈对传递函数矩阵零点的影响输出反馈极点配置6.3极点

8、配置问题：可配置条件和算法已知:性能指标:期望闭环极点要求:构造u=-Kx+v,(即求K),使满足任务:什么条件下可任意配