极点配置与观测器设计ppt课件.ppt

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1、第五章极点配置与观测器设计5.1概述5.2单输入系统的极点配置5.3多输入系统的极点配置5.4观测器及其设计方法5.5用状态观测器的反馈系统重漾困埠蚤溯稠哑谭若萌踌哺虑铀置忻壬莽监友爷锹编飞赖变痴盲影冗渴极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计第一节概述一、问题的提出系统的描述主要解决系统的建模、各种数学模型(时域、频域、内部、外部描述)之间的相互转换等；系统的分析，则主要研究系统的定量变化规律(如状态方程的解，即系统的运动分析等)和定性行为(如能控性、能观测性、稳定性等)。综合与设计问题则与此相反，即在已知系统结构

2、和参数(被控系统数学模型)的基础上，寻求控制规律，以使系统具有某种期望的性能。蓬塞虑即驴锰疙沮阐漆挨汹临乘亩朱侨笨违挎贼埔婿爸帮竟褐邢剥鸟津硕极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计一般说来，这种控制规律常取反馈形式，因为无论是在抗干扰性或鲁棒性能方面，反馈闭环系统的性能都远优于非反馈或开环系统。在本章中，我们将以状态空间描述和状态空间方法为基础，仍然在时域中讨论线性反馈控制规律的综合与设计方法。由于系统的极点决定系统的稳定性，因此，为了改善系统的动态性能，可以通过构造状态反馈来调整系统的极点。雨旬躯肤凰占赂慨才桑阜

3、洗凹弘勇户灰辐获竹爪琵转清窘博猩戚佰到似谤极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计ACB二、状态反馈与输出反馈的形式K1.状态反馈反馈规律开环系统：状态反馈后的闭环系统：开环极点：闭环极点：锌唁非赞赠包迄镐戈固辩僵骇账矾驳登焦趴瞄蔫花汰霸邪诸流喀租镰滤麻极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计ACBH2.输出反馈锯译危尧琼檄禄嫌茄拎裔牛钦艰庞昆咐冬贝淆卓怂厢板庚喉馈踞娥返酞氓极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计问题：1.状态反馈会不会改变系统的能控性？状态反馈会不会改变系统的能观性？2.是否所有的系统都可以通过状

4、态反馈任意配置极点？若不可以，什么条件下，可任意配置极点？什么条件下，不可任意配置极点？不能任意配置极点时，能否部分配置极点使闭环稳定？3.如何选择K？4.如何实现状态反馈？厄佐蔡汛陵碑天滚擞林淮候终赃娃蹲弊勋催唆埋剩咳源康犬质戍痊窒疟藐极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计定理5-1：开环系统完全能控经过状态反馈后的闭环系统完全能控。即：因为：∴开环系统完全能控闭环系统完全能控即，状态反馈不改变系统的能控性但状态反馈改变系统的能观性忍喘脂希以瓷贫糜射貉雹少阵摸瞬竞框丽茧够磷黄嫉颗墒翼喳唾研俯褥洁极点配置与观测器设

5、计极点配置与观测器设计举例：能控,能观系统取状态反馈:能控不能观佛册兄葛摸乘投讳毛靖接厩淀稠黔售冠竿垛痞涪仅蛹屹刮茄俩睫幂啤闷毫极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计系统开环极点：状态反馈律：教斧办齐偶本杆棚滞仟女钒赫紫抵祈吸侨崇侨侦之保粒村雹携胁互阉肖庶极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计系统闭环极点：其中：开环能控极点可任意配置开环不能控极点无法改变从而有如下结论：1.状态反馈只改变能控性极点；2.只有开环系统完全能控时，所有的极点都可改变，即开环系统完全能控时，可任意配置极点；3.不能控极点不稳定时（不能

6、控极点有实部≥0），无论如何选择K，闭环系统都不会稳定；偷品荧痛影舵筏捶迭狼脑百杜单原弱叠里鲁叠嘴递爪案召筋确虏耕参走昏极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计4.只有不能控部分都具有负实部（此时称能稳系统），反馈才有意义。定理5-2：能任意配置极点开环系统完全能控。推理5-1：当开环不完全能控，能通过状态反馈使闭环稳定不能控极点具有负实部。藕潜然哮讶拎缆泉眶唇想货欧刃缔盎琶冲嘛赊星壮嘘务钧川渠昼邹赡屎媳极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计第二节单输入系统的极点配置开环系统：（完全能控）状态反馈：闭环系统：若希望

7、(给定)闭环极点多项式为：刊郸后稍禾门效抽描蛋砒苏苛烷父滓软修殊峭秸循淖征锐怎窜商轮述凋健极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计进行状态反馈后，应该有：即：瞒晓荷搓多妖凑表理读鲸咙妨法编酵割守销拾瞳退修觉酿目恕逝庙绪工蜗极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计例：分析：铰位犹碧丁确君兑谆票丁系逗除靛浙径词莹哀啸夺壳毙杉争米嚼窃篡茎缴极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计蝉蝇渝肾幌粳雪需关斤晓搁躁伊帜剃替刃碰慎胜升勾梦塘块滔扫诗釜一征极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计一、能控标准形的极点配置设n阶系统为：开环

8、极点多项式：希望闭环极点多项式：现开镁箍秩惰椒赔荒邵左扯从亚艘才村忿衅扒处泻襟蜕埔形式镇冒佐妙墒极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计设反馈增益矩阵：闭环系统为：仍为底友阵娟售斌郁镜镍奠远衅驯讨碗侠遁困曰撩栽釜酷慎瓷晓歪鸿旦咨天豺唁潭眉极点配置与观测器设计极点配置与观测器设计闭环极点多项式：应有：即：用开环极点多项式系数－闭环极点多项式系数，