計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)ppt課件(完整版)
【正文】 ????????????????????????????????? ? )(001)( kk xy ??線性定常離散系統(tǒng)的 狀態(tài)空間模型的建立 離散動(dòng)態(tài)方程與 脈沖傳遞函數(shù)的關(guān)系 給出了脈沖傳遞函數(shù)，可以用不同形式的狀態(tài)方程和輸出方程表示；同樣，給出了狀態(tài)方程和輸出方程可以導(dǎo)出系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)或脈沖傳遞矩陣 。 連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程通常用一階微分方程組表示 輸出方程的一般形式為 離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程通常用一階差分方程組表示 輸出方程的一般形式為 0( ) [ ( ) , ( ) , ] 。 能夠完全描述系統(tǒng)的所用的相對獨(dú)立且數(shù)目最少的一組狀態(tài) ， 稱為狀態(tài)變量 。 Tn txtxtxt )]()()([)( 21 ??x狀態(tài)空間 以 n維狀態(tài)變量的各個(gè)分量作為基底所形成的 n維空間叫做狀態(tài)空間。()()( 0txtBtAt CC uxx ???)()()( tDtCt CC uxy ??)0()。 (0 )k l A k B k x x? ? ? ?x x u][ 1 BAABBW nc ?? ?2. 線性定常離散系統(tǒng)的能觀性 對于線性定常離散系統(tǒng) 若已知輸入序列和有限個(gè)采樣瞬間測量到的輸出序列，可以唯一地確定出系統(tǒng)的任意初始狀態(tài) ，則稱系統(tǒng)是狀態(tài)能觀測的，或簡稱能觀測。 )()()1( kBkAk uxx ???)()()( kDkCk uxy ??? ?BCAC A BCBDW ns 1?? ? 狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)法 控制系統(tǒng)的品質(zhì)好壞主要取決于系統(tǒng)的極點(diǎn)在 z平面上的位置 。 )()()( kvkKku ??? x圖 狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng) 基于狀態(tài)反饋的單輸入系統(tǒng) 極點(diǎn)配置方法 經(jīng)反饋后的閉環(huán)系統(tǒng)可以表述為 若系統(tǒng) (A, B)是完全能控 ，則采用上述狀態(tài)反饋得到的閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)可以任意配置。 )()()1( kBkAk uxx ???)()( kCk xy ?( ) ( ) ( )k H k k??v y u圖 多輸入多輸出系統(tǒng)的輸出反饋 輸出反饋設(shè)計(jì)法 閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)方程為 閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為 設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)的期望極點(diǎn)為 則系統(tǒng)的期望特征方程為 令上兩式中 z各次冪項(xiàng)系數(shù)對應(yīng)相等 ， 即可求得輸出反饋系數(shù)矩陣 H。 但在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí) ， 不可能保證二者初始狀態(tài)完全相同 。 ? 單輸入多輸出系統(tǒng)降維觀測器的設(shè)計(jì) 已知 n維線性定常離散系統(tǒng) (A， b， C)能觀測 其中 ， x(k)為 n維狀態(tài)向量 ， y(k)為 m維輸出列向量 。 例 )1()()()()()(?)()()()1()()()(?)()()()()(?)()](?)([)()()(?)1(?22122212121112222212121211112121211112121111???????????????????????????kHkuHbbkHAAkHAAkuHbkHAkHkubkAkHAAkHkubkAkHAAkkHkubkAkAkxxxxxxxzxxzzxxx圖 降維狀態(tài)觀測器實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變換法示意 圖 降維狀態(tài)觀測器的實(shí)現(xiàn) 降維狀態(tài)觀測器（ 6） 。 即 其中 A11為 (nm) (nm)維； A12為 (nm) m維； A21為 m (nm)維；A22為 m (nm)維； b1為 (nm) 1維 。 由于原受控系統(tǒng)狀態(tài)不可直接量測 ， 故用二個(gè)系統(tǒng)的輸出誤差信號代替 。 然而系統(tǒng)的狀態(tài)變量并不都是能夠易于用物理方法量測出來的 ， 有些根本就無法量測；甚至一些中間變量根本就沒有常規(guī)的物理意義 。 ( 1 ) ( ) ( ) ( )k A B K k B v k? ? ? ?xx0 1 2 10 1 0 0 00 0 1 0 0。 所謂極點(diǎn)配置問題就是通過對反饋增益矩陣的設(shè)計(jì) ， 使閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)恰好處于 z平面
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