状态空间描述的课件内容.ppt

状态空间法的基本概念;状态空间法的基本概念;（6）被控过程和控制系统;控制系统的状态空间表达式 ;;第二节 线性定常系统状态空 间表达式的建立;;;按系统的物理机理建立状态空间 表达式的例子 1、R-L-C电网络系统 解：以 作为中间变量，列写该回路的微分方程 选; 为系统两状态变量，则原方程可化成 写成矩阵方程： ; 基本思想：根据描述输入-输出关系的微分方程或传递函数 建立其状态空间描述并化成几种标准形式。;1 输入函数中不含导数项，传递 函数中没有零点;化为向量矩阵形式： 状态方程为: 输出方程为:; 若按下式选取如下状态变量x1=y/b0,x2=y(1)/b0…xn=y(n-1)/b0, 则微分方程可表示为; ;线性定常系统的状态空间表达式为;当系统传递函数中m=n时，即;式??? 是直接联系输入、输出量的前馈系数， 是严格有理真分式，其系数用综合除法得;（1）能控规范型;定义如下一组状态变量;输出方程为;（2）能观测规范型 1.）选择状态变量;联立(2)式和(3)式，即可求得状态空间表达式为：;由式(1)(2)可以得到下式：; 将式(4)和式(6)代入原始微分方程式中，根据左右等式中u及其各阶导数的系数相等的原则可得到：;按能控规范型的状态和输出方程：;按能观测规范型：;三. 约当标准型(根据传递函数实数 极点建立状态空间描述);（1）对于互异极点部分：;（2）对于重极点部分：;由(3)、(6)、(7)可得状态空间描述为：;xn;; ;四 离散时间系统的状态空间描述;由差分方程或脉冲传递函数建立动态方程;对式(1)进行 变换，整理为;定义如下一组状态变量：;利用 反变换关系;;例 离散系统的差分方程为;五. 由系统框图建立状态空间描述;图中有三个积分环节，三阶系统，取三个状态变量如上图（选择积分环节后的变量为状态变量）： 则有：;系统;状态空间描述的结构图绘制步骤： ⑴画出所有积分器； 积分器的个数等于状态变量数，每个积分器的输出表示相应的某个状态变量。 ⑵根据状态方程和输出方程，画出相应的加法器和比例器； ⑶用箭头将这些元件连接起来。; 系统方框图→模拟结构图→状态空间表达式;常用符号：;例 画出一阶微分方程的状态结构图。;系统;第三节 由状态空间求传递函数;已知线性定常系统;[例 ] 求由 所表述系统的W(s);求得：;一 线性定常系统的运动;二、 零输入响应(自由运动的状态解）;拉氏变换法;状态转移矩阵的物理意义： 从时间角度看，状态转移矩阵使状态向量随着时间的推移不断地 作坐标变换，不断地在状态空间中作转移，故称为状态转移矩阵; 三 状态转移矩阵的计算方法;求出的解不是解析形式，适合于计算机求解。;2 用拉氏变换法求解：;例：用拉氏变换法求解求矩阵A的状态转移矩阵;四、矩阵指数- 状态转移矩阵 Φ(t)的性质;若线性定常系统的非奇次状态方程 的解存在，则解形式如下：;[证]：;X (k+1)=G (k)X (k)+H (k)u (k) y (k)=C (k)X (k)+D (k)u (k);二 线性定常系统的时间离散化;2 线性定常系统的时间离散化;将这些结果代入（2）式，得到：;;[例]：;三 线性离散系统的运动分析;给定 时的初始状态x(0) ，及任意时刻 u(k);离散系统的状态方程：;得：;求该离散系统在单位阶跃输入下状态方程的解。;由于输入为单位阶跃函数，所以有：;整理得：;;PPT模板下载：/moban/ 行业PPT模板：/hangye/ 节日PPT模板：/jieri/ PPT素材下载：/sucai/ PPT背景图片：/beijing/ PPT图表下载：/tubiao/ 优秀PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ Word教程： /word/ Excel教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/