极点配置与观测器的设计ppt课件.ppt

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1、第5章极点配置与观测器的设计舒欣梅西华大学电气信息学院蹦梭淡症耽挚九恶掣抢盘阔行伍暗市骏丰湾辨裳绞陷宛哥祭舞伦肿曹砍镑5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/20215.1反馈控制结构5.2系统的极点配置5.3状态解耦5.4观测器及其设计方法5.5带状态观测器的反馈系统5.6MATLAB在控制系统综合中的应用第5章极点配置与观测器的设计瘦世晦庙周解蔑慌眷宅脆喊柠嗅贸渴逻磅予裴稍违耍娘疼婉瘦箭啃芽鸯介5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021综合与设计问题，即在已知系统结构和参数(被控系统数学模型)的基础上，寻求控制规律，以使系统具有

2、某种期望的性能。一般说来，这种控制规律常取反馈形式。经典控制理论用调整开环增益及引入串联和反馈校正装置来配置闭环极点，以改善系统性能；而在状态空间的分析综合中，除了利用输出反馈以外，更主要是利用状态反馈配置极点，它能提供更多的校正信息。由于状态反馈提取的状态变量通常不是在物理上都可测量，需要用可测量的输入输出重新构造状态观测器得到状态估计值。状态反馈与状态观测器的设计便构成了现代控制系统综合设计的主要内容。孽溪氯茶趋时输搬咖铱敬零陨辫胆五剪市烬台臀瘤振附镣讫逮毒篓福拷裳5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/20215.1反馈控制结构则闭环系统的结构如图5-1

3、所示。给定系统在系统中引入反馈控制律5.1.1状态反馈归泞底览匿桩毙状镀完琅抒扔厄萌愧三巧镰鹅格次黑段椽禁检溜搭蕾烈雪5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021状态空间表达式为：见钮灾希郭浦槐痢具团乘添沛稼驮距阿芳倡普季堂跪砒壳归纤榜哄牟贡烩5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/20215.1.2输出反馈当时，输出反馈系统动态方程为调诣蚕角疥球涎韦告睫年煽屠惫镶松仰巍疤郭弹煽兰霹及熊坐桌挥变搂奢5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/20215.1.3状态反馈系统的性质定理5-1对于任何常值反馈阵K，状态反馈系统能控

4、的充分必要条件是原系统能控。证明对任意的K阵，均有上式中等式右边的矩阵，对任意常值都是非奇异的。因此对任意的和K，均有说明，状态反馈不改变原系统的能控性囚苹隘怨闯抽屠漆菲箍假釉翱绷饶辑埃狭缓远名守痉带俄嘴拯军注横醋叔5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021完全能控能观，引入反馈例系统：不难判断，系统仍然是能控的，但已不再能观测。则闭环系统的状态空间表达式为御毋哦亏隆崖战疯釜冯刻伐暑交锥歹鉴躺们盔璃均耽扁研芒框缴毋蹭营斩5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021定理5-2给定系统通过状态反馈任意配置极点的充完全能控。要条件5.2.

5、1能控系统的极点配置5.2系统的极点配置所谓极点配置，就是通过选择适当的反馈形式和反馈矩阵，使系统的闭环极点恰好配置在所希望的位置上，以获得所希望的动态性能。御薄如浑坦究掣攒限孪为氖呛岁距笨诞膊郑敞贯滑蘑叫先斩噬玛临揽蚕隶5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021证:只就单输入系统的情况证明本定理充分性：因为给定系统能控，故通过等价变换必能将它变为能控标准形这里，为非奇异的实常量等价变换矩阵，且有，辊诡哑内汗弥源猛慢竹掠项舰哪远扬庚嘘相翱船绕剁膊懊荫淹间雌马蝇耍5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021引入状态反馈则闭环系统的状态

6、空间表达式为擂谨棱赎州土掌守志驹峻足拴势赋俐磷淄喇暇栓哟望箱腕易萎嗜寿咕被脐5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021其中，显然有系统的闭环特征方程为袱幅峰疏泼酣信兆毡傍挽殊屎文辱版垢油衅讥伟驶菲驻暑旷眯蝗疚瑚只鹅5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021同时，由指定的任意个期望闭环极点可求得期望的闭环特征方程通过比较系数，可知告月腊缝钮壹撮板贱士斤辜灾鸯酝磺莫座踩贾衰蹭幻剪茄皑雀聊内琉脚驭5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021由此即有又因为所以问稀希鼠嫂苫涎霸葫钙鲁细授盟资辜怠诛墙粗循烈劝驱酋桥沸钦捎

7、桨诺影5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021K阵的求法根据能控标准形求解求线性变换P阵，将原系统变换为能控标准形。然后根据要求的极点配置，计算状态反馈阵将变换为直接求K阵方法根据要求极点，写出希望闭环特征多项式令求解话繁桥印烦峰廊贝疑酌炬方恢肖伶霸刚卞萎凛坑桂反俞唯师囚籽尊樱球剖5极点配置与观测器的设计5极点配置与观测器的设计7/27/2021解：因为例给定系统的状态空间表达式为求状态反馈增益阵，使反馈后闭环特征值为系统是状态完全能控，通过状态反馈控制律能配置闭环