第一章系统的状态空间法.ppt

绪 论; 2、现代控制理论时期（二十世纪50~70年代）;;4、最优估计;四、本课程主要内容;五、参考书;第1章 控制系统的状态空间表达式;1.1 概述;1.2 . 1 基本概念;6、输出方程 ：输出变量与输入变量及状态变量的关系式。;1.2 . 2 控制系统状态空间表达式;1.2 . 2 控制系统状态空间表达式;1.2 . 2 控制系统状态空间表达式;1.2 . 2 控制系统状态空间表达式;1.2 . 3 控制系统状态空间的一般表达式;1.2 . 4 线性系统状态空间表达式的模拟结构图和 信号流图;例：线性系统的状态方程为;x1;x2=x1;1.3 状态空间表达式的建立;1.3 .1由系统方框图建立状态空间表达式;1.3 .1 由系统方框图建立状态空间表达式;1.3 .1 由系统方框图建立状态空间表达式;1.3 .1 由系统方框图建立状态空间表达式;1.3 .2 由系统的工作机理建立状态空间表达式;1.3 .2 由系统的工作机理建立状态空间表达式;1.3 .2 由系统的工作机理建立状态空间表达式;1.3 .3 由系统的微分方程建立状态空间表达式;1.3 .3 由系统的微分方程建立状态空间表达式;y =x1;2、输入函数包含导数项时;2、输入函数包含导数项时;2、输入函数包含导数项时;2、输入函数包含导数项时;2、输入函数包含导数项时;解：c0=0;作业： 1-1试求系统的模拟结构图，并建立状态空间表达式。;1-3 试建立图中所示的机械旋转运动的状态空间表 达式。设转动惯量为J。;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;例：已知系统传递函数为：;x1 x2 x3;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;2、G(S)特征方程有相重极点;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;1.3 .4 由系统传递函数建立状态空间表达式;例：已知系统传递函数为：; G(S) =;k3=Lim (S+3) G(S);作业;1.4 状态方程的线性变换;1.4 .1 系统状态的线性变换;1.4 .2 系统的特征值;|?I – A |;1.4 .3 化状态方程为对角线标准形;X=P–1X;证明：;? 1 0 0 … 0;例：试将状态方程;|?I – A |;同理，将? 2= –2、 ? 3= –3分别代入;~;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;~;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;1.4 .4 化状态方程为约当标准形;rank[?2I – A] =2，独立的特征矢量只有一个。; 2 – 1 – 2;作业;1.5 系统的传递函数阵;1.5 .1 传递函数阵的概念;1.5 .2 闭环系统的传递函数阵;1.5 .3 由状态空间表达式求传递函数阵;例：已知系统的状态空间表达式为;G(S)=;1.5 .4 传递函数阵的不变性 ;1.5 .5 组合系统的状态空间表达式与 传递函数阵;·;传递函数阵：;1.5 .5 组合系统的状态空间表达式与 传递函数阵;1.5 .5 组合系统的状态空间表达式与传递函数阵;2、子系统的串联联结;2、子系统的串联联结;3、子系统的反馈联结;3、子系统的反馈联结;y2=;1.6 离散系统的状态空间表达式;1.7 时变系统和非线性系统的状 态空间表达式