[工学]天津大学计算机控制系统——第91课计算机控制系统状态空间分析—状态方程.pdf

第九章 计算机控制系统状态空间分析 —— 状态方程 主讲人：宗群教授 计算机控制系统现代设计方法 本章主要内容 • 9.1 离散系统状态空间分析 – 9.1.1 线性离散系统状态方程 – 9.1.2 连续状态方程的离散化 – 9.1.3 计算机控制系统的闭环离散状态方程 – 9.1.4 离散系统的传递函数矩阵与特征值 – 9.1.5 离散状态方程的求解 – 9.1.6 线性离散系统的稳定性、可控性和可观 性 • 9.2 离散系统状态空间设计 – 9.2.1 极点配置 – 计算机控制系统现代设计方法 计算机控制设计方法回顾 PID设计 PID改进方法 连续化设计 PID整定 模拟的离散化 经典设计方法 最小拍无差 快速有波纹 设计方法 离散化设计 快速无波纹 ？ 最小拍改进 达林算法 计算机控制系统现代设计方法 9.1.1线性离散系统状态方程 概述 连续系统： 现代设计方法——状态空间分析方法是分析、研 究系统的有力工具，可解决多变量问题、时变问题和 非线性系统，具有统一表示方法。 离散系统： 引入状态空间分析方法，适宜于计算机求解。 计算机控制系统现代设计方法 9.1.1线性离散系统状态方程 概述 输入/输出特性 输入/状态/输出 微分方程/ 连续系统： 连续状态方程 S传递函数 离散系统： 差分方程/ ？ 离散状态方程 Z传递函数 计算机控制系统现代设计方法 主要内容 1. 由高阶差分方程求离散状态方程 2. 由Z传递函数求离散状态方程 计算机控制系统现代设计方法 9.1.1线性离散系统状态方程 1. 由高阶差分方程求离散状态方程 • 线性时不变离散时间系统 状态矩阵 输入矩阵 状态向量 ( 1) ( ) ( ) x k + Gx k +Hu k