[交通運(yùn)輸]系統(tǒng)分析及控制第0章緒論-資料下載頁
2024-10-16 17:20本頁面
【正文】 Page 47 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 現(xiàn)代控制理論 從經(jīng)典控制到現(xiàn)代控制： 數(shù)學(xué)工具的變化 傳遞函數(shù)（頻域） —— 狀態(tài)空間理論 (時(shí)域 ) 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 48 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 極大值原理（ Pontryagin， 1956年） 動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論（ Bellman， 1957年） 卡爾曼濾波理論（ Kalman， 1960年） 三大理論基礎(chǔ) 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 49 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 最優(yōu)控制 最優(yōu)濾波 系統(tǒng)辨識(shí) 自適應(yīng)控制 。 現(xiàn)代控制理論內(nèi)容 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 50 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 狀態(tài)、狀態(tài)變量、狀態(tài)空間、 狀態(tài)方程、動(dòng)態(tài)方程 ? 任何一個(gè)系統(tǒng)在特定時(shí)刻都有一個(gè)特定的狀態(tài) 。 ? 每個(gè)狀態(tài)都可以用最小的一組 (一個(gè)或多個(gè) )獨(dú)立的狀態(tài)變量來描述。 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 51 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ? 設(shè)系統(tǒng)有 n個(gè)狀態(tài)變量 x1， x2， … ， xn，它們都是時(shí)間 t的函數(shù)，用向量形式表示就是 : X = (x1， x2， … ， xn)T ? X 稱作系統(tǒng)的狀態(tài)向量。 ? 當(dāng)每個(gè)狀態(tài)變量在 實(shí)數(shù)范圍內(nèi) 任意取值時(shí)，狀態(tài)向量的全體 (一個(gè)狀態(tài)向量乘以一個(gè)實(shí)數(shù)、兩個(gè)向量的和都還是狀態(tài)向量）就構(gòu)成狀態(tài)空間。 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 52 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 ?系統(tǒng)的控制輸入為： u1， u2， ...， ur，它們也是時(shí)間 t 的函數(shù)。記： U = (u1， u2， ...， ur)T ?設(shè)系統(tǒng)的輸出變量為 y1， y2， ...， ym，則 Y = (y1， y2， ...，ym)T 稱為系統(tǒng)的輸出向量 ? 表示輸出變量 Y(t)與系統(tǒng)狀態(tài)變量 X(t)、系統(tǒng)輸入U(xiǎn)(t)以及時(shí)間 t的關(guān)系的方程就稱作系統(tǒng)的 輸出方程 ? 表示系統(tǒng)狀態(tài)變量 X(t)隨系統(tǒng)輸入 U(t)以及時(shí)間 t變化的規(guī)律的方程就是控制系統(tǒng)的 狀態(tài)方程 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 53 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 狀態(tài)方程和輸出方程合起來稱作系統(tǒng)的 狀態(tài)空間 表達(dá)式 或稱 動(dòng)態(tài)方程 。 狀態(tài)方程 輸出方程 167。 現(xiàn)代控制理論 ( ) ( ( ) , ( ) , )X t F X t U t t? ?( ) ( ( ) , ( ) , )Y t G X t U t t?2021/11/10 Page 54 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 根據(jù)函數(shù)向量 F和 G的不同情況，一般控制系統(tǒng)可以分為如下四種： ? 線性定常 (時(shí)不變 )系統(tǒng) （ LTILinear Time Invariant）； ? 線性不定常 (時(shí)變 )系統(tǒng)； ? 非線性定常系統(tǒng)； ? 非線性時(shí)變系統(tǒng)。 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 55 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 線性定常系統(tǒng) 167。 現(xiàn)代控制理論 x A X B Uy C X D U? ???? ???2021/11/10 Page 56 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 Anxn稱為系統(tǒng)矩陣 Bnxr稱為輸入 (或控制 )矩陣 Cmxn矩陣稱為輸出矩陣 Dmxr矩陣稱為直接轉(zhuǎn)移矩陣 ?Anxn稱為系統(tǒng)矩陣， A由系統(tǒng) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其參數(shù) 決定，體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部的特性。 ?Bnxr稱為輸入 (或控制 )矩陣， B主要體現(xiàn)了 系統(tǒng)輸入 的施加情況。 ?Cmxn矩陣稱為輸出矩陣，它表達(dá)了 輸出變量與狀態(tài)變量 之間的關(guān)系。 ?Dmxr矩陣稱為直接轉(zhuǎn)移矩陣，表示了控制向量 U直接轉(zhuǎn)移到輸出變量 Y的轉(zhuǎn)移關(guān)系。一般控制系統(tǒng)中，通常情況D=0。 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 57 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程的方塊圖結(jié)構(gòu) 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 58 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 狀態(tài)反饋控制結(jié)構(gòu)圖 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 59 空中交通管理學(xué)院 馬蘭 輸出反饋控制結(jié)構(gòu)圖 167。 現(xiàn)代控制理論 2021/11/10 Page 60 空中交通管理學(xué)院 馬蘭
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