數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)狀態(tài)空間法教學(xué)課件ppt-資料下載頁
2025-01-20 06:27本頁面
【正文】 ?????????????BNBLAzICBNKCABLBLAzICzHZ 由例 761求得的閉環(huán) Z傳遞函數(shù)可知，此種方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)不足之處是： （ 1）擾動(dòng)使輸出產(chǎn)生的誤差是不能補(bǔ)償?shù)模? （ 2） N只影響閉環(huán)系統(tǒng)增益，不改變其零點(diǎn)，零點(diǎn)對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)特性均有影響。 引入積分器 圖 762所示系統(tǒng)，是具有狀態(tài)反饋和輸出反饋的系統(tǒng)，引入積分器用以提高系統(tǒng)的無差度，且能有效地抑制干擾。 。與設(shè)計(jì)系統(tǒng)，就是確定，則設(shè)干擾階，則新狀態(tài)方程為設(shè)對象為于引入一個(gè)新的狀態(tài)，器相當(dāng)描述時(shí)，考慮引入積分在建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間111111)()()(0)()()()()()()()1(?????????????????nnnnnnLLkxLkLxkutvkCxkrkxkykrkxkxn)(10)()(1)1()1()()(10)(0)()(10)1()1(111111krkxkxCBLBLAkxkxkukrkuBkxkxCAkxkxnnnnnn?????????????????????????????????????????????????????????????????????????，得代入階系統(tǒng)之狀態(tài)方程為：引入積分器后，? ? ???????? )()(0)(1 kxkxCkyn輸出方程為。統(tǒng)，即階躍輸入，則是無差系，對于統(tǒng)，只要系統(tǒng)是穩(wěn)定的用極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)此系閉環(huán)特征方程為01)()(lim01rkrkyCBLBLAzIkn????????????????? ?39。)39。(39。)()(039。1039。139。11NAzICzHzHZCCNCBLBLAAn??????????????????????為傳遞函數(shù)則閉環(huán)，設(shè)??????????????????????????)()()()()()()1()()()1(0)()()]()([11)()(11111kvkxLkLxkukCxkxkxkBukAxkxtrtvzYzRzLzLXzUnnnnn，此時(shí)的響應(yīng)，設(shè)系統(tǒng)對干擾控制量為)(39。)39。(39。)()(39。)()(39。)(0)()(39。)1()1(1111zVBAzICzYZkvBkxkxAkvBkxkxAkxkxnnn????????????????????????????????????變換為系統(tǒng)對干擾響應(yīng)的成如下方程組：以上三式經(jīng)整理，可寫 零點(diǎn)配置 )()()()()()()(111122112211zRzHzYZpzzzbzHazazazbzbzbzHZniiniinnnnnnn?????????????????????變換為輸出或如下形式：傳遞函數(shù)描述，設(shè)具有數(shù)字控制系統(tǒng)，用?? H(z)的極點(diǎn)表征了系統(tǒng)的自身特性，由狀態(tài)反饋配置希望的極點(diǎn)。 H(z)的零點(diǎn)，表征響應(yīng)外作用信號(hào)的特性。對于有輸入的系統(tǒng)，要求系統(tǒng)的輸出能夠跟蹤輸入，實(shí)質(zhì)上是通過在閉環(huán)系統(tǒng)中引入零點(diǎn)予以解決。 這里介紹模型跟蹤法配置零點(diǎn)的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：構(gòu)造希望的閉環(huán)模型，由狀態(tài)反饋配置極點(diǎn)，引入影響控制量的前饋配置零點(diǎn)，使系統(tǒng)對輸入的響應(yīng)與模型響應(yīng)相同，或誤差很小。 ?????????)()()()()1(567kxCkykBrkxAkxmmmmmm環(huán)模型為所示系統(tǒng)，設(shè)構(gòu)造的閉圖的輸入端。饋加到對象象逆模型的輸出作為前組合有可能實(shí)現(xiàn)。將對統(tǒng)模型的實(shí)現(xiàn)的，則與構(gòu)造的系）若逆模型是物理不可（近似模型予以代替。的，此時(shí)可用一穩(wěn)定的是不穩(wěn)定圓外零點(diǎn)，則其逆模型）若對象特性具有單位（象的逆模型：引入被控對的特性與模型相同，需到為了使由21)()( tytr。的輸入應(yīng)是的影響，因此狀態(tài)反饋態(tài)反饋的模型一致，需去掉狀為了使閉環(huán)特性與構(gòu)造)()(? kxkxL m??????????????????)](?)([)()(?)1(?)()]()(?[)()()()1(kxCkyKkBukxAkxkukxkxLkukBukAxkxmm系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為是相同的。響應(yīng)與構(gòu)造模型的響應(yīng)對輸入的對象的逆模型正確，則器極點(diǎn)。上述系統(tǒng)，若閉環(huán)極點(diǎn)不包含觀測不影響觀測器誤差，且可見輸入設(shè))()(~)(?)()(~)()1(~)(~)(~)()()1()()()(~trkukxLkukxKCAkxkuBkxBLkxBLAkxkukLxkumm???????????????????)(~)]()(~[][)( 1 zUzKYzUBKCBLAzILzU ??????? ?控制器輸出為 小結(jié) 本章主要討論建立在狀態(tài)變量反饋基礎(chǔ)上的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，其特點(diǎn)： 1. 用狀態(tài)空間法設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，能控性與能觀測性是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋與重構(gòu)狀態(tài)的前提條件。 2. 由狀態(tài)反饋配置極點(diǎn)，使系統(tǒng)具有所希望的自身特性。對于單輸入單輸出具有能控性的 n階系統(tǒng)，就可任意配置 n個(gè)極點(diǎn)。 3. 狀態(tài)觀測器對于不是所有狀態(tài)變量均能直接量測的系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋所必須的。重構(gòu)所有的狀態(tài)是全階觀測器。只重構(gòu)不可測狀態(tài)變量的觀測器為降階觀測器，用其可以簡化算法，此時(shí)，可任意選擇的極點(diǎn)數(shù)隨之減少，降低了設(shè)計(jì)的靈活性。觀測器參數(shù)的確定，主要需在快速收斂與對量測誤差的靈敏度之間作折衷考慮。 4. 有輸入的系統(tǒng)，為使其輸出跟蹤輸入，且具有所希望的特性，需由狀態(tài)反饋配置希望的極點(diǎn)，同時(shí)從本質(zhì)上說，是需在系統(tǒng)中引入相應(yīng)的零點(diǎn)解決跟蹤問題。 5. 具有觀測器的系統(tǒng)，控制器由狀態(tài)反饋與觀測器兩部分組成，因此算法比較復(fù)雜。在確定采樣周期時(shí)，為保證實(shí)時(shí)性，這一因素需予以考慮。 思考與練習(xí) 7 1 ．何謂系統(tǒng)的能控性、能觀測性？ 闡述分離定理。 7 2 ．已知系統(tǒng)，判別是否具有能控性與能觀測性： （ 1 ） )(46)()1( kukxkx????????????? ??? ? ? )(42)( kxky ?? （ 2 ） )(432)(100020002)1( kukxkx???????????????????????? )(462531131)( kxky?????????????
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1