线控第五章_系统的综合设计.ppt

(3) 降维状态观测器的设计步骤 已知受控对象的状态方程为 ，输出方程为 ，且状态完全能观。 分解 ，使c1为m维方阵，且逆存在。 取可逆变换阵 使 对受控对象做线性变换得： 降维后的n-m维状态变量 由观测器构置，其状态空间表达式为： 根据状态观测器的希望极点确定 ： 令 求得 。 ??还原到原状态空间的观测器的状态为： 绘制降维观测器的模拟结构图。 返回 （4） 降维状态观测器设计的应用举例 P213 例5-4。 解题过程可以简化，因为原状态空间表达式本身满足降维观 测器的构置的基本结构条件，不必选择变换阵T。 判系统的能观性： 满?秩。????? 系统状态n=3，输出m=2，所以n-m=1，只需设计一个一维 状态观测器； 由输出方程 可以看出系统不需变换由状态方程直接得到 ???? 计算状态反馈矩阵 （两个输出一个状态所以为一行两列）??????? 求降维后的n-m维观测器状态空间表达式为： 模拟结构图见书P215。 返回 四.带状态观测器的状态反馈系统 ????1.? 系统的结构和状态空间表达式 C A u x` B y x C A B x^ y^ k L - v 2. 闭环系统的基本特性 ??????? (1) 闭环极点设计的分离性：状态反馈的极点配置和状 态 观测器的极点配置可以单独进行。 ????????(2) 传递函数的不变性：直接状态反馈和由观测器实现状 态反馈的闭环传递函数矩阵等价。 ????? (3) 观测器反馈与直接状态反馈的等效关系：状态反馈的 极点确定了系统的动态性能，而观测器的极点则确定 了状态观测器的状态跟踪系统实际状态的速度，只有 在系统进入稳态时，观测器反馈和直接状态反馈才完 全等价。 3．应用举例 （包括全维和降维观测器的设计过程） P217 例5-5。 返回 单元练习5 将P217例5-5的受控对象按能观标准型和对角型写出状态空间表达式； 基于能观标准型，将闭环极点设计在 ； 设计全维观测器完成上述极点配置，观测器的极点设计在-2，-2处。绘制系统模拟结构图。 设计降 维观测器完成上述极点配置，观测器的极点设计在-2处。绘制系统模拟结构图。 返回 全部课程内容汇总 数学模型的求取 线性定常系统状态空间表达式的求解 状态的能控性和能观性 控制系统稳定性分析 线性定常控制系统的设计 返回 数学模型的求取 状态空间表达式的求取 基于状态空间表达式求传递函数矩阵的求取 基于传递函数矩阵求状态空间表达式的最小实现 系统结构简图的绘制 系统模拟结构图的绘制 控制系统的线性变换（特征向量与广义特征向量的概念的引入） 特征标准型的求取及其作用 返回 线性定常系统状态空间表达式的求解 线性定常系统的状态解的求取 初始状态引发的运动过程 输入作用引发的运动过程 状态转移矩阵概念的引出 状态解与输出解的关系 由状态解直接确定系统状态和输出的稳定性 返回 状态的能控性和能观性 能控性和能观性的定义及研究的意义； 能控性和能观性的判别及作用； 判别矩阵的秩 基于标准型的直接