现代控制理论6状态反馈和状态观测器第111讲ppt课件.ppt

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1、7/28/20211佃炽厄矛居淡茶衬瓤陀哼畏昏畦墟啪烛俐亢稼安桩籽样酮音赴固醉狼兼稼现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲目前为止，我们已经：建立了系统的状态空间模型提出了基于状态空间模型的系统的运动分析探讨了系统的性能：稳定性、能控性、能观性“认识了世界”⇒如何来“改变世界”？！设计控制系统！系统的控制方式----反馈？：开环控制、闭环控制第6章状态反馈和状态观测器纂凡惊桌撰脓授规遮般肄畴腮紫吟己遗动据擒囱营杀吓揉免特屠团迫刺猫现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状

2、态观测器-第111讲第6章状态反馈和状态观测器控制系统的动态性能，主要由其状态矩阵的特征值（即闭环极点）决定。基于状态空间表达式，可以通过形成适当的反馈控制，进而配置系统的极点，使得闭环系统具有期望的动态特性。经典控制：只能用系统输出作为反馈控制器的输入；现代控制：由于状态空间模型刻画了系统内部特征，故而还可用系统内部状态作为反馈控制器的输入。根据用于控制的系统信息：状态反馈、输出反馈懈坊漏炕迸攘牺邓第员邻苹深傈嘲妮绊慌盅找徊士啄歧公恍瓶纱索绍饲格现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20214第6

3、章状态反馈和状态观测器状态反馈及极点配置系统的镇定问题状态观测器带有观测器的状态反馈系统寅晋嚏蜜誓痈斩桓恨忘英斥锭甩咏音组陇糙毕赊巡僚禾膳浚朔逐役陷踩兔现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20215第一节状态反馈及极点配置状态反馈与输出反馈状态反馈极点配置条件和算法状态反馈闭环系统的能控性和能观测性宁含畏份榷椒孵弘隙老疹哥掩妒哑链蕴适串似稿浪藻庶峻杨案菱涎化叉械现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20216将系统每一个状态变

4、量乘以相应的反馈系数馈送到输入端与参考输人相加，其和作为受控系统的控制输入。一、状态反馈反馈的两种基本形式：状态反馈（1种）、输出反馈（2种）原受控系统：线性反馈规律：犀煎鬼瘦泞怀黎熏执筹炮高包寿矣酵猿书励驮酱箕指海石蛤数什者毯锭巍现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20217状态反馈闭环系统：反馈增益矩阵：状态反馈闭环传递函数矩阵为：一般D=0，可化简为：状态反馈闭环系统表示：状态反馈系统的特征方程为：遂欢揣挞掠牧酱髓溯珍教续耐焰柑抗粱急芝再敛楷每忆助蒲郸说卓誊更小现代控制理论-6-状态反馈和状

5、态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20218原受控系统：二、输出到参考输入的反馈（又称为输出反馈）将系统输出量乘以相应的反馈系数馈送到参考输人，其和作为受控系统的控制输入。（同古典控制，不作过多说明）输出反馈控制规律：输出反馈系统状态空间描述为：捣豫匝限涂画斥脸拳喂芋得权奋交刻磕址漓兴恩享嫌导有癌吩春丛令蒋际现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/20219输出反馈增益矩阵：闭环传递函数矩阵为：结论3：由于反馈引自系统输出，所以输出反馈不影响系统的可观测性

6、。结论1：当HC＝K时，输出到参考输入的反馈与状态反馈等价。即对于任意的输出反馈系统，总可以找到一个等价的状态反馈，即K＝HC。故输出反馈不改变系统的能控性。结论2：对于状态反馈，从K＝HC中，给定K值，不一定能够解出H。所以，输出反馈是部分状态反馈，输出信息所包含的不一定是系统的全部状态变量，适合工程应用，性能较状态反馈差。枕吴檀享伎滁尘铅挣皖换侯衡凋君储攘饮纤漆坛误颅缝峙由牢哆砒溃厨吕现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲在不增加补偿器的条件下，输出反馈改变系统性能的效果不如状态反馈好，不能任意配置系统的

7、全部特征值；输出反馈在技术实现上很方便；而状态反馈所用的系统状态可能不能直接测量得到（需要状态观测器重构状态）。优点缺点与状态反馈相比较，输出反馈：（输出反馈只是状态反馈的一种特例，它能达到的系统性能，状态反馈一定能达到；反之则不然。）抚炬萝晃渐川钠经目渣翅乾烦礼庇入蜕势嗡娇雌衬卡弹萍溺拔寡酶聘溉码现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲现代控制理论-6-状态反馈和状态观测器-第111讲7/28/202111原受控系统：三、输出到状态微分的反馈将系统的输出量乘以相应的负反馈系数，馈送到状态微分处。这种反馈在状态观测器中应用广泛，