狀態(tài)觀測器ppt課件(已修改)
2025-05-13 12:13 本頁面
【正文】 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 狀態(tài)觀測器 ? 前面已指出 ,對狀態(tài)能控的線性定常系統(tǒng) ,可以通過線性狀態(tài)反饋來進(jìn)行任意極點(diǎn)配置 ,以使閉環(huán)系統(tǒng)具有所期望的極點(diǎn)及性能品質(zhì)指標(biāo)。 ? 但是 ,由于描述內(nèi)部運(yùn)動特性的狀態(tài)變量有時(shí)并不是能直接測量的 ,更甚者有時(shí)并沒有實(shí)際物理量與之直接相對應(yīng)而為一種抽象的數(shù)學(xué)變量。 ? 在這些情況下 ,以狀態(tài)變量作為反饋?zhàn)兞縼順?gòu)成狀態(tài)反饋系統(tǒng)帶來了具體工程實(shí)現(xiàn)上的困難。 ? 為此 ,人們提出了狀態(tài)變量的重構(gòu)或觀測估計(jì)問題 ? 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 所謂的狀態(tài)變量的重構(gòu)或觀測估計(jì)問題 ,即設(shè)法另外構(gòu)造一個(gè)物理可實(shí)現(xiàn)的動態(tài)系統(tǒng) , ? 它以原系統(tǒng)的輸入和輸出作為它的輸入 , ? 而它的狀態(tài)變量的值能漸近逼近原系統(tǒng)的狀態(tài)變量的值或者其某種線性組合 , ? 則這種漸近逼近的狀態(tài)變量的值即為原系統(tǒng)的狀態(tài)變量的估計(jì)值 , ? 并可用于狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)中代替原狀態(tài)變量作為反饋量來構(gòu)成狀態(tài)反饋律。 ? 這種重構(gòu)或估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)變量值的裝置稱為狀態(tài)觀測器 ,它可以是由電子、電氣等裝置構(gòu)成的物理系統(tǒng) ,亦可以是由計(jì)算機(jī)和計(jì)算模型及軟件來實(shí)現(xiàn)的軟系統(tǒng)。 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 所謂的狀態(tài)變量的重構(gòu)或觀測估計(jì)問題 ,即設(shè)法另外構(gòu)造一個(gè)物理可實(shí)現(xiàn)的動態(tài)系統(tǒng) , ? 它以原系統(tǒng)的輸入和輸出作為它的輸入 , ? 而它的狀態(tài)變量的值能漸近逼近原系統(tǒng)的狀態(tài)變量的值或者其某種線性組合 , ? 則這種漸近逼近的狀態(tài)變量的值即為原系統(tǒng)的狀態(tài)變量的估計(jì)值 , ? 并可用于狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)中代替原狀態(tài)變量作為反饋量來構(gòu)成狀態(tài)反饋律。 ? 這種重構(gòu)或估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)變量值的裝置稱為狀態(tài)觀測器 ,它可以是由電子、電氣等裝置構(gòu)成的物理系統(tǒng) ,亦可以是由計(jì)算機(jī)和計(jì)算模型及軟件來實(shí)現(xiàn)的軟系統(tǒng)。 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 討論的主要問題： 1. 基本概念 : 狀態(tài)觀測器 2. 基本方法 : 狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)方法、誤差分析方法、帶狀態(tài)觀測器的閉環(huán)系統(tǒng)分析方法。 ? 講授的順序?yàn)?: ? 全維狀態(tài)觀測器及其設(shè)計(jì)方法 ? 由于線性定常離散系統(tǒng)狀態(tài)空間模型以及能觀性判據(jù)的類同性 ,因此本節(jié)討論的概念和方法也可推廣到線性定常離散系統(tǒng)的狀態(tài)觀測問題。 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 全維狀態(tài)觀測器及其設(shè)計(jì)方法 ? 下面分別介紹 ? 開環(huán)狀態(tài)觀測器 ? 漸近狀態(tài)觀測器 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 1. 開環(huán)狀態(tài)觀測器 ? 設(shè)線性定常連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為 ?(A,B,C),即為 ABC? ??????x x uyx在這里設(shè)系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣 A、 輸入矩陣 B和輸出矩陣 C都已知。 ? 這里的問題是： ? 若狀態(tài)變量 x(t)不能完全直接測量到 ,如何構(gòu)造一個(gè)系統(tǒng) 隨時(shí) 估計(jì)該狀態(tài)變量 x(t)。 2022/5/29 第 6章 線性系統(tǒng)綜合 ? 對此問題一個(gè)直觀想法是： ? 利用仿真技術(shù)來構(gòu)造一個(gè)和被控系統(tǒng)有同樣動力學(xué)性質(zhì) (即有同樣的系數(shù)矩陣 A,B和 C)的如下系統(tǒng)來重構(gòu)被控系統(tǒng)的狀態(tài)變量 : ? ?? ?AB
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