《计算机控制第7章.ppt

第7章 数字控制系统的离散化设计——状态空间法 7.1 引言 7.2 能控性与能观测性 例7-2-1 已知系统，分析能控性，T=1s。 7.2.2 能观测性(observability) 7.2.3 输出能控性 7.2.4 对偶原理(duality principle) 7.2.5 采样周期与能控性、能观测性 7.3 状态反馈极点配置调节系统设计 例7-3-1 已知连续对象特性，用状态反馈设计调节系统。 7.3.2 有限拍控制系统设计 7.4 状态观测器设计 2. 现行观测器 7.4.2 降阶观测器 2. 降阶观测器之二 7.5 有观测器的状态反馈调节系统 7.5.1 分离原理 7.5.2 观测器对闭环系统动态特性的影响 7.5.3 控制器特性 7.6 有输入的系统设计 1. 状态变量均能量测的系统 2. 重构状态实现反馈 7.7 小结 思考与练习 图7-5-1为由观测器重构状态，实现状态反馈配置极点的调节系统。 设计调节系统的准则：在零输入r(t)=0及非零初始条件下，驱动系统的状态至零，且具有希望的动态特性。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 由分离定理及调节系统设计准则，可得系统设计步骤为： （1）由希望的闭环系统动态特性确定状态反馈阵L。 （2）选择观测器系数阵K，使重构状态误差迅速收敛于零，经验数据可取：观测器的时间常数小于闭环系统最小时间常数，前者为后者的1/4~1/2。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 由上式可知，只有在系统初始状态x(0)与观测器初始状态相同时，闭环系统的动态特性才与是否带有观测器无关。当二者初始状态不同时，重构状态通过反馈阵L影响系统状态x(k)的动特性，因此只有观测器的时间常数小于系统的最小时间常数，状态重构误差尽快趋于零，才对系统影响较小。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 本节阐述在有输入的情况下，进行系统设计，使其输出能够跟踪输入信号。 7.6.1 输入前馈状态反馈系统 如图所示，L为状态反馈阵，N为对输入的前馈阵，此时控制量u(k)是状态变量与输入的线性组合。设计系统，就是确定L与N阵，L使闭环系统具有希望的极点，N使其能跟踪输入信号。 对于单输入单输出系统，N为一标量。 Evaluation only