控制系統(tǒng)的狀態(tài)變量法建模-展示頁
2025-05-25 22:16本頁面
【正文】 模型 ,它是我們進(jìn)行系統(tǒng)分析、預(yù)報、優(yōu)化及控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 概述 (2/12) ? 這類系統(tǒng)與靜態(tài)系統(tǒng) (靜力學(xué)系統(tǒng) )的區(qū)別在于 : ? 靜態(tài)系統(tǒng)的輸出取決于當(dāng)前系統(tǒng)的瞬時輸入 ,而動態(tài)系統(tǒng)的輸出取決于系統(tǒng)當(dāng)前及過去的輸入信息的影響的疊加。 ? 所謂動態(tài)系統(tǒng) (又稱為動力學(xué)系統(tǒng) ),抽象來說是指能儲存輸入信息 (或能量 )的系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)的狀態(tài) 變量法建模 本章簡介 (1/2) 本 章 簡 介 ?本章討論動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 ?主要介紹狀態(tài)空間分析中 ?狀態(tài)空間模型的建立、 ?狀態(tài)空間模型的線性變換、 ?MIMO的傳遞函數(shù)陣、 ?組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 ,以及 ?離散時間動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。 目錄 (1/1) 目 錄 ? 概述 ? 狀態(tài)和狀態(tài)空間模型 ? 根據(jù)系統(tǒng)機(jī)理建立狀態(tài)空間模型 ? 根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系建立狀態(tài)空間模型 ? 狀態(tài)空間模型的線性變換和約旦規(guī)范型 ? 傳遞函數(shù)陣 ? 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 ? Matlab問題 ? 本章小結(jié) 概述 (1/12) 概 述 ? 控制理論主要是研究動態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)分析、優(yōu)化和綜合等問題。例如 , ? 含有電感和電容等儲存電能量的元件的電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) , ? 含有彈簧和質(zhì)量體等通過位移運(yùn)動來儲存機(jī)械能量的剛體力學(xué)系統(tǒng) , ? 存在熱量和物料信息平衡關(guān)系的化工熱力學(xué)系統(tǒng)等。 ? 如 ,電阻的電流直接等于當(dāng)前的電壓輸入與電阻值之比 ,而電容兩端的電壓則是通過電容的當(dāng)前及過去的電流的積分值與電容值之比。 ? 在系統(tǒng)和控制科學(xué)領(lǐng)域內(nèi) ,數(shù)學(xué)模型是指能描述動態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ,它包含 ? 數(shù)值型的和邏輯型的 , ? 線性的和非線性的 , ? 時變的和定常的 , ? 連續(xù)時間型的和離散時間型的 , ? 集中參數(shù)的和分布參數(shù)的等等。 概述 (4/12) ? 建立數(shù)學(xué)模型的主要方法有 : ? 機(jī)理分析建模 。 ? 實(shí)驗建模 (系統(tǒng)辨識 )。 概述 (5/12) ? 值得指出的是 ,不同建模目的 ,采用不同數(shù)學(xué)工具和描述方式 ,以及對模型精度的不同要求 ,都會導(dǎo)致不同的數(shù)學(xué)模型。 ? 例如 ,嚴(yán)格說來 ,大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)的動力學(xué)模型都具有非線性特性 ,而且系統(tǒng)是以分布參數(shù)的形式存在。 ? 在給定的容許誤差范圍內(nèi) ,如果將這些復(fù)雜因素用線性特性、集中參數(shù)的形式去近似描述系統(tǒng) ,將大大簡化系統(tǒng)模型的復(fù)雜程度 ,從而使所建立的模型能有效地運(yùn)用到系統(tǒng)分析和控制系統(tǒng)設(shè)計等方面。 ? 因此 ,一個合理的數(shù)學(xué)模型應(yīng)是對其準(zhǔn)確性和簡化程度作折中考慮 ,它是在忽略次要因素 ,在現(xiàn)實(shí)條件和可能下 ,在一定精度范圍內(nèi)的 ,盡可能抓住主要因素 ,并最終落腳于實(shí)際應(yīng)用的目標(biāo)、條件 (工具 )與環(huán)境的結(jié)果。 概述 (7/12) ? 傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制理論中描述系統(tǒng)動態(tài)特性的主要數(shù)學(xué)模型 ,它適用于 SISO線性定常系統(tǒng) ,能便利地處理這一類系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)分析或頻率法的分析和設(shè)計。 ? 傳遞函數(shù)僅能反映系統(tǒng)輸入與輸出之間傳遞的線性動態(tài)特性 ,不能反映系統(tǒng)內(nèi)部的動態(tài)變化特性。 概述 (8/12) ? 現(xiàn)代控制理論是在引入狀態(tài)和狀態(tài)空間概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 ? 它能反映系統(tǒng)的全部獨(dú)立變量的變化 ,從而能同時確定系統(tǒng)的全部內(nèi)部運(yùn)動狀態(tài) ,而且還可以方便地處理初始條件。 概述 (9/12) ? 狀態(tài)空間分析法不僅適用于 SISO線性定常系統(tǒng) ,也適用于非線性系統(tǒng)、時變系統(tǒng)、 MIMO系統(tǒng)以及隨機(jī)系統(tǒng)等。 ? 更突出的優(yōu)點(diǎn)是 ,它能夠方便地利用數(shù)字計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和求解 ,甚至直接用計算機(jī)進(jìn)行實(shí)時控制 ,從而顯示了它的極大優(yōu)越性。
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