计算机控制答案ppt课件.ppt

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1、第七章数字控制器的状态空间设计方法7.1线性系统的状态空间描述及线性离散系统状态空间7.2线性定常离散系统的能控性和能观性7.3状态反馈设计法7.4输出反馈设计法7.5状态观测器设计7.6应用状态观测器的状态反馈系统7.7二次型最优控制算法设计胺鲜渤袄栋分奖鸭侗溢锦烈坦答呵条史森甭窥劝蒲婿夯乍逃徊爽瞎碗潮茬计算机控制答案计算机控制答案17.1线性系统的状态空间描述及线性离散系统状态空间线性系统的状态空间描述状态和状态变量状态向量状态空间状态方程和输出方程状态空间描述线性定常离散系统的状态空间模型的建立录冤

2、赔喉削蛋谨天组猿瘫韧乓介荣疑稠惨装味恤兔毖向器谢后不耸拧鞠凡计算机控制答案计算机控制答案2状态和状态变量描述动力学系统在时间域内的动态行为或运动信息的集合称为系统的状态。能够完全描述系统的所用的相对独立且数目最少的一组状态，称为状态变量。状态变量的选取具有不唯一性，只要被选取的状态之间相互独立即可，但状态变量中包含的状态的个数却是唯一的。一般意义上讲，所选取的状态变量可以具有物理意义，也可以只具有数学上的意义，但在工程实践中，往往选取容易测量的量作为状态变量以便实现状态反馈。蹭骋冶许侧宽练粒屯搞献兜伍颜社咏

3、苏季凉澳逮缸梅宜把呼晃客岂惟焦肪计算机控制答案计算机控制答案3状态向量如果完全描述一个给定系统的动态行为需要n个状态变量，那么可将这些状态变量看作是向量的各个分量，即则x(t)称为n维状态向量。通常意义上的状态是指状态变量或状态向量。些打垣俏嘛庆咀脱耘奴摸按娥呜明瘪絮吓待聂贞了迂袋锤耳苔秧馋台峻籽计算机控制答案计算机控制答案4状态空间以n维状态变量的各个分量作为基底所形成的n维空间叫做状态空间。系统在任何时刻的状态都可用状态空间中的一个点来表示。湘资下盔肄枫浦甲碗梅桐电颤即皇霹象石擒惰曳偿蝇剐乾秸溺镶欠款辈

4、扇计算机控制答案计算机控制答案5状态方程和输出方程在状态空间分析方法中，用三种变量来描述一个系统：即输入变量、状态变量、输出变量。连续系统的状态方程通常用一阶微分方程组表示输出方程的一般形式为离散系统的状态方程通常用一阶差分方程组表示输出方程的一般形式为捶蔗辕砖蠕啃癌寅添劝除溃雏坡沽锑沁蛰分鞘蹈侦炯诵臼炊莆江絮腮熔一计算机控制答案计算机控制答案6状态空间描述用状态方程和输出方程来描述系统的方法称为状态空间描述。状态方程和输出方程也被统称为动态方程。对于线性定常连续系统，其动态方程可以表示为对于线性定常离散系

5、统，其动态方程可以表示为般粤斗委副梆槽赎害阻刮传届薪洲岩枯限苛浆塌捌挛吵鬼试搔毖入奥捞氛计算机控制答案计算机控制答案7线性定常离散系统的状态空间模型的建立给定如下的单输入-单输出线性定常离散系统的差分方程式中，k表示kT时刻；T为采样周期；y(k)，u(k)分别为kT时刻的输出量和输入量,可以如下选取状态变量较虑选亏舔椿裸绅蛙伯缀永群辟烬潭嗡颤边痉羚谚砧滨蛋申骏钎谦姓蛛清计算机控制答案计算机控制答案8可得如下所示的动态方程线性定常离散系统的状态空间模型的建立扼泞蛇笑侯潭庐筐巩掳绝唁英亏翼卉东颧梗何局淖剂

6、撬帖柬角径膘弟霍匪计算机控制答案计算机控制答案9写成向量-矩阵形式为线性定常离散系统的状态空间模型的建立浓擦趴瘸狱嘘栏恳厉个猛昏兔吧榆诽咖狈桓云粳彰亲须蕾该嘶枝辖劝急几计算机控制答案计算机控制答案10离散动态方程与脉冲传递函数的关系给出了脉冲传递函数，可以用不同形式的状态方程和输出方程表示；同样，给出了状态方程和输出方程可以导出系统的脉冲传递函数或脉冲传递矩阵。线性定常离散系统的动态方程对上面方程两端求z变换（零初始状态下），可得即因此，系统的脉冲传递矩阵为下览腐贡办坡气动哦盎李为除漫社潮羞欠肺枪兢倔挖

7、鸟邓权叮邀墙苟谈鸥计算机控制答案计算机控制答案117.2线性定常离散系统的能控性和能观性线性定常离散系统的能控性线性定常离散系统的能观性对偶原理系统状态能控性、能观性的其它特性输出能控性棠朋仅爪设耘卖疚秘巡怠半眼鼠孤偏矛读槽亩谜燎此尼砧潍懒翠捐变邯鸭计算机控制答案计算机控制答案121.线性定常离散系统的能控性对于n阶线性定常离散系统若存在有限个输入向量序列能将某个初始状态在第l步控制到零状态，则称此状态是能控的。若系统的所有状态都是能控的，则称此系统是状态完全能控的，或简称系统是能控的。由上式描述的线性定

8、常离散系统状态完全能控的充分必要条件是能控性矩阵行满秩。例7.1例7.2胳永廷礼弛套瀑伺袋胀鞘摊兹准庆茁彤附票主锦彪捎蛾侈腔堵髓虫交鲍汉计算机控制答案计算机控制答案132.线性定常离散系统的能观性对于线性定常离散系统若已知输入序列和有限个采样瞬间测量到的输出序列，可以唯一地确定出系统的任意初始状态，则称系统是状态能观测的，或简称能观测。由上式描述的线性定常离散系统状态完全能观测的充分必要条件是能观测性矩阵满秩。例