现代第五章ppt课件.ppt

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1、5.3系统镇定(1)系统镇定通过反馈使系统的极点均具有负的实部,保证系统为渐近稳定.能控性结构分解;求特征值引入状态反馈定理:对系统采用状态反馈使系统的镇定的充要条件是其不能控子空间为渐近稳定.闭环特征值5.5状态观测器(1)本节主要解决的问题什么是状态观测器?它的作用是什么?状态观测器在什么条件下是存在的?如何构造状态观测器?5.5状态观测器(2)状态观测器存在性在确定性系统中的状态重构.龙伯格(Luenberger)状态观测器.观测器u(t)y(t)定理:对于线性定常系统,若状态完全能观,则其状态变量可由输出y输入u进行重构.渐进趋近5.5状态观测器(2)状态观测器的构造开环结构.闭环环

2、结构.5.5状态观测器(3)状态观测器的构造闭环环结构G5.5状态观测器(4)状态观测器的构造闭环观测器状态方程闭环环结构.5.5状态观测器(5)状态观测器的反馈阵如何选择可满足从观测误差入手.所要满足条件为误差状态方程A-GC对应的特征值具有负的实部．5.5状态观测器（6）A-GC对应的特征值具有负的实部的条件是？参见教材P210的证明:能观性结构分解.5.5状态观测器（6）A-GC的特征值具有负的实部的条件是？5.5状态观测器（6）定理:对于线性定常系统,状态观测器存在的充要条件是系统的不能观子系统为渐近稳定的.5.5状态观测器（7）状态观测器的设计:反馈阵G的设计(单输入单输出系统)G

3、n,15.5状态观测器(8)系统状态完全能观.解.能观性例题:设计观测器使其极点为-10,-10引入反馈矩阵G后,系统阵为A-GC5.5状态观测器(9)例题:设计观测器使其极点为-10,-10观测器方程5.5状态观测器(10)系统模拟结构图5.5状态观测器(13)例题：设计全维观测器，将极点配置在-10，-10。系统状态完全能观，可通过输出到x导数反馈任意配置观测器的极点。解步骤（1）状态空间表达式（2）能观性判别（3）计算反馈阵G5.5状态观测器(13)（2）设反馈阵为闭环特征多项式为5.5状态观测器(14)（3）期望的特征多项式为（4）两特征多项式相等（5）观测器的状态方程为5.5状态观

4、测器(13)例题：设计全维观测器，将极点配置在-10，-10。解步骤（1）状态空间表达式（2）能观性判别（3）计算反馈阵G5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统反馈阵（3）期望的特征多项式为5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统系统状态结构5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统引入状态反馈后2n系统闭环系统的基本特性1闭环极点的分离性:闭环系统的极点由直接状态反馈系统(A-BK,B,C)的极点和观测器系统(A-GC,B,C)的极点组成,两者独立,相互分离.A25.6利用状态观测器实现状态反馈的系统估计误差,线性变换线性变换后的系统为5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统线性变换后的系统为5.

5、6利用状态观测器实现状态反馈的系统线性变换后的系统为状态反馈极点观测器极点G的大小是否影响状态反馈的极点5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统2传递函数矩阵的不变性用观测器构成的状态反馈系统与直接状态反馈系统具有相同的传递函数阵.直接状态反馈5.6利用状态观测器实现状态反馈的系统3观测器反馈于直接状态反馈的等效性用观测器构成的状态反馈系统与直接状态反馈系统的等效条件：要求观测器系统比状态反馈系统的动态性快第五章作业点评9-29解步骤（1）能控性判别系统状态完全能控，可通过状态反馈任意配置闭环极点。（2）设状态反馈阵为闭环特征多项式为9-29,9-30,9-31第五章作业点评（3）期望的特征多

6、项式为（4）两特征多项式相等（5）闭环特征多项式为主要问题：步骤不全；特征多项式计算不正确；有的用能控标准型计算，但没有变换回来第五章作业点评5-3解步骤（1）画出模拟图（2）能控性判别（3）计算反馈阵系统状态完全能控，可通过状态反馈任意配置闭环极点。（2）设状态反馈阵为闭环特征多项式为第五章作业点评（3）期望的特征多项式为（4）两特征多项式相等（5）闭环特征方程为主要问题：步骤不全；期望特征多项式计算不正确；第五章作业点评5-4解步骤（1）分析题意，写出状态反馈的闭环传递函数期望的极点-2，-2，-3，原系统的实现是能控能观，可通过状态反馈任意配置闭环极点。能控标准I型实现第五章作业点评状

7、态反馈阵为期望特征多项式为闭环特征多项式为第五章作业点评（4）两特征多项式相等（5）闭环特征方程为主要问题：期望极点分析不对（通过状态反馈的方式，不是串联方式）；状态反馈计算问题（仍然是K要变换到原系统状态形式）；模拟图不正确第五章作业点评5-11解步骤（2）能观性判别（3）计算反馈阵G系统状态完全能观，可通过输出到x导数反馈任意配置观测器的极点。（2）设反馈阵为闭环特征多项式为第五章作业点评（3）期望的特征