華電現(xiàn)代控制理論第五章(編輯修改稿)
2025-06-14 19:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 返回 1. 對系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)問題的研究 (1) 狀態(tài)重構(gòu)問題的提出：由于狀態(tài)不可直接測量的原故 ， 使?fàn)顟B(tài)反饋實現(xiàn)極點配置的方法在工程使用中難以奏效 。 (2) 狀態(tài)重構(gòu)的設(shè)計思想：依據(jù)受控對象可以測到的輸入 u和輸出 y， 利用儀表和計算機(jī)軟件技術(shù)重新構(gòu)置狀態(tài)代替實際狀態(tài) x， 使?fàn)顟B(tài)反饋技術(shù)的工程實現(xiàn)成為可能 。 返回 2. 狀態(tài)觀測器存在的條件 (1) 充分條件：受控對象完全能夠觀測 。 (2) 充 分必要條件：受控對象不能觀部分是漸近穩(wěn)定的 。 返回 3. 全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計 （ 1） 全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計思想 （ 2） 全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計結(jié)構(gòu) （ 3） 全維狀態(tài)觀測器 狀態(tài)方程 及其構(gòu)置 （ 4） 全維狀態(tài)觀測器設(shè)計步驟 （ 5） 全維狀態(tài)觀測器設(shè)計應(yīng)用舉例 返回 ? 觀測器以受控對象的輸入 u和輸出 y為輸入量； ? 觀測器的狀態(tài) ， 應(yīng)以足夠快的速度接近實際受控 對象的狀態(tài) ， 即滿足 。 返回 0?lim ???? xxtx?x（ 1） 全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計思想 x C A u x` B y C A B L （ 2）全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計結(jié)構(gòu) 返回 ??x?y? （ 3） 全維狀態(tài)觀測器的狀態(tài)方程及其構(gòu)置 設(shè)狀態(tài)觀測器的系數(shù)陣為 ， 若為單輸出系統(tǒng)則狀態(tài)觀測器的系數(shù)陣為 ， 受控對象的狀態(tài)方程為 ， 輸出方程為 狀態(tài)觀測器的狀態(tài)方程為 得： 齊次方程 結(jié)論： 滿足 的條件是矩陣 的特征值具有負(fù)實部，且距 虛軸越遠(yuǎn)則觀測器的狀態(tài)跟蹤實際狀態(tài)就越快。 所以，狀態(tài)觀測器的設(shè)計 過程是：人為根據(jù)需要確定狀態(tài)觀測器的極點位置，反過來確定狀態(tài)觀測 器的系數(shù)陣 的取值 。 返回 cxy ???????????????nnlllL?211 BuAxx ???LyBuxLcAx ???? ?)(??)?)((?)(?)(? xxLcAL c xAxxLcALyAxxLcAxx ???????????? ??0?lim ???? xxt )( LcA?mnL?mnL?(4) 全維狀態(tài)觀測器設(shè)計步驟： ? 確定系統(tǒng)的能觀性，即能觀判別矩陣滿秩 ； 方法之一： 方法之二： 方法之三 ： 若受控對象是能觀標(biāo)準(zhǔn)型，則由狀態(tài)觀測器的設(shè)計極點確定觀測器的 希望特征多項式： 受控對象的特征多項式為： 觀測器的系數(shù)矩陣為： 返回 ??????????????10ncAcAcV?)())(()(* 210 nssssf ??? ???? ?)()(0 LcAsIsf ???????????????? ?100)(* 100?VAfL? ?TnlllLsfsf ?2100 )()(* ???01110 ***)(* asasassf nnn ????? ?? ?0111)( asasasAsIsf nnn ??????? ?? ?? ? ? ?nnnT aaaaaalllL ????? ??? ?? 110021LyBuxLcAx ???? ?)(??（ 5）全維狀態(tài)觀測器的設(shè)計舉例 P210 例 53。 得： 或 。 觀測器的狀態(tài)方程： 繪制模擬結(jié)構(gòu)圖 返回 222 020 ??????? ????????? r a n kcAcr a n kr a n kV10020)10)(10()(* 20 ?????? sssssf? ?)242()23(22121)022011(1001)()(211221210llslssllsllsLcAsIsf????????????????????????????????????????????????????????????? ??? ?? 32 )242( 20)23(21211 llLlll???????????????????? ?32100)(* 100?VAfL? ?yuxxyxxxuyxBuLyxLCAx32?66?1032?)02322011(?)(?22211????????????????????????????????????????????? 4. 降維狀態(tài)觀測器的設(shè)計 （ 1） 問題的提出 （ 2） 降維狀態(tài)觀測器的設(shè)計思路 （ 3） 降維狀態(tài)觀測器的設(shè)計步驟 （ 4） 降維狀態(tài)觀測器設(shè)計的應(yīng)用舉例 返回 （ 1） 問題的提出： 實際系統(tǒng)中部分狀態(tài)可能直接是系統(tǒng)的輸出信號 ， 或通過線性變換后為系統(tǒng)的輸出信號 ， 這一部分可以直接從輸出信號中提取 ， 而不可測量的部分通過狀態(tài)觀測器重構(gòu) ，這樣既能提高反饋信號的準(zhǔn)確性 ， 又能減少狀態(tài)觀測器的維數(shù) ， 以降低其造價 。 一般情況下需要重構(gòu)的狀態(tài)維數(shù)為（ nm） ， M維狀態(tài)變量由輸出獲取 。 返回 （
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