線性系統(tǒng)綜合ppt課件(已修改)
2025-05-11 04:13 本頁面
【正文】 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 6 線性系統(tǒng)綜合 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 本 章 簡 介 ? 本章章討論線性系統(tǒng)的系統(tǒng)綜合問題。 – 主要介紹狀態(tài)空間分析方法在系統(tǒng)控制與綜合中的應(yīng)用 ,主要內(nèi)容為 ? 狀態(tài)反饋與輸出反饋、 ? 狀態(tài)觀測器， ? 帶觀測器的狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 概 述 ? 系統(tǒng)綜合是系統(tǒng)分析的逆問題。 – 系統(tǒng)分析問題即為對已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù) ,以及確定好系統(tǒng)的外部輸入 (系統(tǒng)激勵(lì) )下 ,對系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定性分析 ? 如能控性、能觀性、穩(wěn)定性等 – 和定量運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 ? 如系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡、系統(tǒng)的性能品質(zhì)指標(biāo)等。 – 的探討。 – 而系統(tǒng)綜合問題為已知系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù) ,以及所期望的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)形式或關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)過程和目標(biāo)的某些特征 ,所需要確定的是則需要施加于系統(tǒng)的外部輸入的大小或規(guī)律。 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 – 一般情況下 ,控制理論發(fā)展與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)為解析的反饋控制作用規(guī)律 (反饋控制律 )。 ? 對復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)被控系統(tǒng) ,在解析反饋控制規(guī)律難于求解的情形下 ,需要求系統(tǒng)的數(shù)值反饋控制規(guī)律或外部輸入函數(shù)的數(shù)值解序列 (開環(huán)控制輸入 )。 ? 系統(tǒng)綜合首先需要確定關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)形式，或關(guān)于系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)過程和目標(biāo)的某些特征的性能指標(biāo)函數(shù) ,然后據(jù)此確定控制規(guī)律。 – 綜合問題的性能指標(biāo)函數(shù)可分為優(yōu)化型和非優(yōu)化型性能指標(biāo) , ? 兩者差別在于 : 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 – 優(yōu)化性能指標(biāo)是一類極值型指標(biāo) ,綜合的目的是使該性能指標(biāo)函數(shù)取極小 (極大 )； – 而非優(yōu)化型性能指標(biāo)是一類由不等式及等式約束的性能指標(biāo)凸空間 ,一般只要求解的控制規(guī)律對應(yīng)的性能指標(biāo)到達(dá)該凸空間即可。 – 對優(yōu)化型性能指標(biāo)，需要函數(shù)優(yōu)化理論和泛函理論求解控制規(guī)律； ? 而對非優(yōu)化型性能指標(biāo)一般存在解析方法求解控制規(guī)律 ,如極點(diǎn)配置方法。 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 對于非優(yōu)化型性能指標(biāo) ,按照對閉環(huán)系統(tǒng)期望的運(yùn)動(dòng)形式從不同的角度去規(guī)定性能 ,可以有多種提法和形式。 – 常用的非優(yōu)化型性能指標(biāo)提法有以下幾種。 ? 以系統(tǒng)漸近穩(wěn)定作為性能指標(biāo) ,相應(yīng)的綜合問題為鎮(zhèn)定問題。 ? 以一組期望的閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)位置或極點(diǎn)凸約束區(qū)域(空間 )為性能指標(biāo) ,相應(yīng)的綜合問題為極點(diǎn)配置問題。 – 對線性定常系統(tǒng) ,系統(tǒng)的穩(wěn)定性和各種性能的品質(zhì)指標(biāo) (如過渡過程的快速性、超調(diào)量、周期性 ),在很大程度上是由閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)位置所決定的。 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 – 因此 ,在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) ,設(shè)法使閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)位于 s平面上的一組合理的、具有所期望的性能品質(zhì)指標(biāo)的期望極點(diǎn)上 ,可以有效地改善系統(tǒng)的性能品質(zhì)指標(biāo)。 ? 將一個(gè) MIMO系統(tǒng)通過反饋控制實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸入只控制一個(gè)輸出的系統(tǒng)綜合問題稱為系統(tǒng)解耦問題。 – 系統(tǒng)解耦對于高維復(fù)雜系統(tǒng)尤為重要。 ? 以使系統(tǒng)的輸出 y(t)無靜差地跟蹤一個(gè)外部信號(hào) y0(t)作為性能指標(biāo) ,相應(yīng)得綜合問題稱為跟蹤問題。 2022/5/25 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 優(yōu)化型性能指標(biāo)一般定義為關(guān)于狀態(tài) x(t)和輸入 u(t)的積分型性能指標(biāo)函數(shù)或關(guān)于末態(tài) x(tf)的末值型性能指標(biāo)函數(shù)。 – 而綜合的任務(wù) ,就是要確定使性能指標(biāo)函數(shù)取極值的控制規(guī)律 ,即
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