现代控制理论基础 课件 chap2 控制系统的状态空间模型.pdf

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第章控制系统的状态空间模型

楼旭阳

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第章控制系统的状态空间模型

【引言】控制系统的数学模型是用于描述系统动态行为的

数学表达式。现代控制理论主要以状态空间模型为基础，描

述了系统的输入、输出与内部状态之间的关系，弥补了经典

控制理论的一些不足。本章主要介绍如何用状态空间模型来

描述线性或非线性控制系统。

【主要内容】

2.1状态空间模型的基本内容

2.2状态空间模型的建立

2.3非线性系统的线性化

2.4线性变换

2.5循序渐进例子：单链机械臂

楼旭阳《现代控制理论基础》

现代控制理论基础

建立

状态空间

建模求解

模型

能控性

转换

能观性分析

状态反馈

稳定性

设计状态观测

最优控制

2.1状态空间模型的基本内容

u1y1

u2系统y2

x,x,...,x

u12n

pyp

外部描述（输入-输出描述）不完全描述

系统微分方程、传递函数

数学描述

内部描述（状态空间描述）完全描述

状态方程、输出方程

楼旭阳《现代控制理论基础》

2.1状态空间模型的基本内容

状态变量状态空间状态方程输出方程



x(t)Ax(t)Bu(t)

y(t)Cx(t)Du(t)

G(s)C(sIA)1BD

楼旭阳《现代控制理论基础》

2.1状态空间模型的基本内容

线性定常系统：状态