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状态空间模型分析与设计
第八章第八章 状态空间模型分析与设计状态空间模型分析与设计
吴俊吴俊
jwu@iipc.zju.edu.cn
1
主要内容主要内容
回顾与简介回顾与简介
可控性与可观测性
线性变换和标准型
SISOSISO 系统状态反馈系统状态反馈
状态变量反馈: 稳态误差分析
SISO 系统状态观测器
………………
浙江大学控制科学与工程学系 2
主要内容主要内容
SISO 系统状态观测器系统状态观测器
基本思想
全维观测器
分离原理分离原理
降维观测器
浙江大学控制科学与工程学系 3
SISO 系统状态观测器
1.1. 基本思想基本思想
•在第在第4 节讨论通过状态反馈节讨论通过状态反馈uu=Kx 进行极点任意配置时进行极点任意配置时，，总是假设所总是假设所
有的状态都是可以获取的。
u
状态方程 x 输出方程 y
y Cx
x Ax Bu
控制器 条件:
(1) 状态变量完全能控状态变量完全能控;
状态反馈: u(t)=kx(t) (2) 状态变量可测量.
浙江大学控制科学与工程学系 4
SISO 系统状态观测器
1.1. 基本思想基本思想
如果状态变量不可测量，但是系统可观测, 则实时状态变量可以由系统
输入和输出估计出来, 如图所示. 估计器被称为状态观测器.
u
状态方程 x 输出方程 y
y Cx
x Ax Bu
ˆ
x
控制器 状态观测器
状态反馈: u(t)=kx(t) 状态观测器
浙江大学控制科学与工程学系 5
SISO 系统状态观测器
1.1. 基本思想基本思想
• 实际工程中，能获取的往往是输出y, 而非状态x. 设计状态观测器
的目的是利用已知的输出与输入信息估计出不能获取的状态的目的是利用已知的输出与输入信息估计出不能获取的状态。其中其中
m 1 n 1
y R , x R , m n
要求？要求？ 采用估计出的状态取代真实的状态必须满足2 个基本要求：
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