狀態(tài)反饋與輸出反饋(編輯修改稿)
2025-06-18 08:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 給定的被控系統(tǒng)設(shè)計能滿足所期望的性能指標的閉環(huán)控制系統(tǒng) ,即尋找反饋控制律。 ? 狀態(tài)反饋和輸出反饋是控制系統(tǒng)設(shè)計中兩種主要的反饋策略 ,其意義分別為將觀測到的狀態(tài)和輸出取作反饋量以構(gòu)成反饋律 ,實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制 ,以達到期望的對系統(tǒng)的性能指標要求。 ? 在經(jīng)典控制理論中 ,一般只考慮由系統(tǒng)的輸出變量來構(gòu)成反饋律 ,即輸出反饋。 ? 在現(xiàn)代控制理論的狀態(tài)空間分析方法中 ,多考慮采用狀態(tài)變量來構(gòu)成反饋律 ,即狀態(tài)反饋。 狀態(tài)反饋與輸出反饋 (2/3) ? 之所以采用狀態(tài)變量來構(gòu)成反饋律 ,是因為狀態(tài)空間分析中所采用的模型為狀態(tài)空間模型 ,其狀態(tài)變量可完全描述系統(tǒng)內(nèi)部動態(tài)特性。 ? 由于由狀態(tài)變量所得到的關(guān)于系統(tǒng)動靜態(tài)的信息比輸出變量提供的信息更豐富、更全面 , ? 因此，若用狀態(tài)來構(gòu)成反饋控制律 ,與用輸出反饋構(gòu)成的反饋控制律相比 ,則設(shè)計反饋律有更大的可選擇的范圍 ,而閉環(huán)系統(tǒng)能達到更佳的性能。 ? 另一方面 ,從狀態(tài)空間模型輸出方程可以看出 ,輸出反饋可視為狀態(tài)反饋的一個特例。 ? 因此 ,采用狀態(tài)反饋應(yīng)能達到更高的性能指標。 ? 本節(jié)討論的主要問題： ? 基本概念 : 狀態(tài)反饋、輸出反饋 ? 基本性質(zhì) : 反饋閉環(huán)系統(tǒng)的能控性 /能觀性 ? 本節(jié)的講授順序為 : ? 狀態(tài)反饋的描述式 ? 輸出反饋的描述式 ? 閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)能控性和能觀性 ? 由于線性定常離散系統(tǒng)狀態(tài)空間模型以及能控性判據(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)反饋和輸出反饋系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。 狀態(tài)反饋與輸出反饋 (3/3) 重點喔！ 狀態(tài)反饋的描述式 (1/3) 狀態(tài)反饋的描述式 ? 對線性定常連續(xù)系統(tǒng) ?(A,B,C),若取系統(tǒng)的狀態(tài)變量來構(gòu)成反饋 ,則所得到的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為狀態(tài)反饋系統(tǒng)。 ? 狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可如圖 61所示 B ?A C K u y + v x + + x 39。 開環(huán)系統(tǒng) 圖 61 狀態(tài)反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 其中 K為 r?n維的實矩陣 ,稱為狀態(tài)反饋矩陣 。v為 r維的輸入向量 ,亦稱為伺服輸入。 ? 將狀態(tài)反饋律代入開環(huán)系統(tǒng)方程 , ? 狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型可描述如下 : ? 設(shè)開環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型和狀態(tài)反饋律分別記為 狀態(tài)反饋的描述式 (2/3) ABCK? ???? ??? ? ?x x uyxu x v()A B K BC? ? ? ?????x x vyxu=Kx+v 則可得如下狀態(tài)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 : 狀態(tài)反饋的描述式 (3/3) ? 狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)可簡記為 ?K(ABK,B,C),其傳遞函數(shù)陣為 : GK(s)=C(sIA+BK)1B 輸出反饋的描述式 (1/3) 輸出反饋的描述式 ? 對線性定常連續(xù)系統(tǒng) ?(A,B,C),若取系統(tǒng)的 輸出變量 來構(gòu)成反饋 ,則所得到的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為輸出反饋控制系統(tǒng)。 ? 輸出反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 62所示。
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1