全维状态观测器及其设计方法

《全维状态观测器及其设计方法》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、6.5.1全维状态观测器及其设计方法《现代控制理论》课程课件节选1全维状态观测器及其设计方法(1/1)6.5.1全维状态观测器及其设计方法下面分别介绍开环状态观测器渐近状态观测器2开环状态观测器(1/6)1.开环状态观测器设线性定常连续系统的状态空间模型为(A,B,C),即为在这里设系统的系统矩阵A、输入矩阵B和输出矩阵C都已知.这里的问题是：若状态变量x(t)不能完全直接测量到,如何构造一个系统随时估计该状态变量x(t)。3开环状态观测器(2/6)对此问题一个直观想法是：利用仿真技术来构造一个和被控系统有同样动力学性质(即有同样的系数矩阵A,B和C)的如下系统来重构被控系统的状态变量:

2、其中为被控系统状态变量x(t)的估计值.4开环状态观测器(3/6)该状态估计系统称为开环状态观测器,图6-8开环状态观测器的结构图其结构如下图所示.简记为5开环状态观测器(4/6)比较系统(A,B,C)和的状态变量,有则状态估计误差的解为6开环状态观测器(5/6)显然,当时,则有,即估计值与真实值完全相等.但是,一般情况下是很难做到这一点的.这是因为:2.若矩阵A的某特征值位于s平面的虚轴或右半开平面上(实部0),则矩阵指数函数eAt中包含有不随时间t趋于无穷而趋于零的元素.1.有些被控系统难以得到初始状态变量x(0),即不能保证;此时若或出现对被控系统状态x(t)或状态观测器状态的扰

3、动,则将导致状态估计误差将不趋于零而为趋于无穷或产生等幅振荡.7开环状态观测器(6/6)所以,由于上述状态观测器不能保证其估计误差收敛到零,易受噪声和干扰影响,其应用范围受到较大的限制.仔细分析便会发现,该观测器只利用了被控系统输入信息u(t),而未利用输出信息y(t),其相当于处于开环状态,未利用输出y(t)的观测误差或对状态观测值进行校正.为了和下面讨论的状态观测器区分开来,通常把该观测器称为开环状态观测器.即,由观测器得到的只是x(t)的一种开环估计值.8