數(shù)字控制系統(tǒng)的離散化設計狀態(tài)空間法教學課件ppt(參考版)
2025-01-23 06:27本頁面
【正文】 思考與練習 7 1 ．何謂系統(tǒng)的能控性、能觀測性？ 闡述分離定理。 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，因此算法比較復雜。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。重構所有的狀態(tài)是全階觀測器。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個極點。上述系統(tǒng)，若閉環(huán)極點不包含觀測不影響觀測器誤差，且可見輸入設)()(~)(?)()(~)()1(~)(~)(~)()()1()()()(~trkukxLkukxKCAkxkuBkxBLkxBLAkxkukLxkumm???????????????????)(~)]()(~[][)( 1 zUzKYzUBKCBLAzILzU ??????? ?控制器輸出為 小結 本章主要討論建立在狀態(tài)變量反饋基礎上的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計問題，其特點： 1. 用狀態(tài)空間法設計系統(tǒng)時，能控性與能觀測性是實現(xiàn)狀態(tài)反饋與重構狀態(tài)的前提條件。的輸入應是的影響，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)特性與構造)()(? kxkxL m??????????????????)](?)([)()(?)1(?)()]()(?[)()()()1(kxCkyKkBukxAkxkukxkxLkukBukAxkxmm系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為是相同的。將對統(tǒng)模型的實現(xiàn)的，則與構造的系）若逆模型是物理不可（近似模型予以代替。 ?????????)()()()()1(567kxCkykBrkxAkxmmmmmm環(huán)模型為所示系統(tǒng)，設構造的閉圖的輸入端。 這里介紹模型跟蹤法配置零點的設計。 H(z)的零點，表征響應外作用信號的特性。)(0)()(39。)()(39。)39。139。)()(039。)39。與設計系統(tǒng)，就是確定，則設干擾階，則新狀態(tài)方程為設對象為于引入一個新的狀態(tài)，器相當描述時，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。 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?？梢娸斎氩挥绊懹^測器重構誤差：：由上面的狀態(tài)方程推得)(~)()1(?)1()1(~)()()(?)(?)()1(?)()(?)()1(kxKCAkxkxkxkKCxkB N rkxBLkxKCAkxkB N rkxBLkAxkx?????????????????????? ????????????????????????????????????????????)(~)(0)()(0)(~)(0)1(~)1()()(~)()()1(kxkxCkykrBNkxkxKCABLBLAkxkxkB N rkxBLkxBLAkx輸出方程為：整理可得? ?測器相同。之設計結果，確定取例，采樣周期對象特性例NLttrsTsssG137)(1)(1,)1(1)(167???????? ? ?? ?)(10][)(2121211???????????????????????????????zzNzNLzLLLzBNBLAzICzHL設計之解：例1)()1(l i m)(l i m21???????????NzzzzNzzkyzk求得：由終值定理：2. 重構狀態(tài)實現(xiàn)反饋 ?????????????????????)()(?)()()()(?)()1(?)()()()()1()(167kNrkxLkukKykBukxKCAkxkCxkykBukAxkxb 則二階觀測器重構狀態(tài)，所示系統(tǒng)，設采用預估圖統(tǒng)特性有影響。節(jié)，可由陣的確定見。 對于單輸入單輸出系統(tǒng)，N為一標量。 輸入前饋狀態(tài)反饋系統(tǒng) 如圖所示， L為狀態(tài)反饋陣， N為對輸入的前饋陣，此時控制量 u(k)是狀態(tài)變量與輸入的線性組合。單位圓內(nèi)，故閉環(huán)控制平面，在、可求得特征根為閉環(huán)特征方程：閉環(huán)特征方程的確定ZjzzzzzzzGzDzzzBAzICzGdd1)()(1)()()4(2221??????????????????。似于連續(xù)系統(tǒng)環(huán)特性類的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，希望的閉具有觀測器與狀態(tài)反饋，設計采樣周期對象特性例1,)1(1)(157???????nsTsssG??? ? ? ?。當二者初始狀態(tài)不同時，重構狀態(tài)通過反饋陣 L影響系統(tǒng)狀態(tài) x(k)的動特性，因此只有觀測器的時間常數(shù)小于系統(tǒng)的最小時間常數(shù)，狀態(tài)重構誤差盡快趨于零，才對系統(tǒng)影響較小。求對象狀態(tài)方程式及以預估全階觀測器為例。 （ 2）選擇觀測器系數(shù)陣 K，使重構狀態(tài)誤差迅速收斂于零，經(jīng)驗數(shù)據(jù)可?。河^測器的時間常數(shù)小于閉環(huán)系統(tǒng)最小時間常數(shù)，前者為后者的 1/4~1/2。因此極點與觀測器極點組成可見系統(tǒng)的極點由閉環(huán)特征方程為 0????? KCAzIBLAzI。 分離原理 ???????)()()()()1(.1kCxkykBukAxkx象的狀態(tài)空間描述為帶零階保持器的連續(xù)對)(?)()(~)()1(~)](?)([)()(?)1(?.2kxLkukxKCAkxkxCkyKkBukxAkx??????????狀態(tài)反饋為預估全階觀測器為數(shù)字控制器???????????????????????????????????)(~)(0)1(~)1()(~)()()](~)([)()(?)()()()1(kxkxKCABLBLAkxkxkxBLkB L xkAxkxkxBLkAxkxBLkAxkBukAxkx則計。使選擇降階觀測器
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