線性時變系統如何構造狀態反饋控制器?

時間 2021-06-06 19:09:05

1樓:「已登出」

然而,由於建模存在的不確定性或誤差、系統執行過程中的擾動等因素,使得我們沒辦法獲得實際物理系統的真實動態方程,我們能得到的僅僅是粗略的低階的名義模型或有時又稱標稱模型。因此在對實際系統的控制過程中,若不能根據系統當前的執行狀況及時修改系統的行為,而仍按照名義模型設計的開環控制作用會使得實際系統產生一些意想不到的情況,很難使實際物理系統按我們原先所期望的方式執行。因此,我們必須根據系統的執行狀況實時地來確定控制訊號而不是採用預先設計好的控制訊號,這就是反饋控制(feedback control)。

在經典控制理論中,我們依據描述物件輸入輸出行為的傳遞函式模型來設計控制器,因此只能用系統的可測量輸出作為反饋訊號。而現代控制理論則是用刻畫系統內部特徵的狀態空間模型來描述物件,出了可測量的輸出訊號外,還可以用系統的內部狀態來作為反饋訊號。根據可利用的資訊是系統的輸出還是狀態,相應的反饋控制可分為輸出反饋和狀態反饋。

本篇部落格以狀態空間模型描述的線性時不變系統為研究物件,介紹狀態反饋控制器的一些設計方法。首先介紹反饋控制的種類、結構及其對系統效能的影響。進而介紹改善系統動態效能的極點配置方法,提出極點配置狀態反饋控制律的設計演算法。

針對極點配置方法可能影響系統穩態效能的問題,介紹了實現精確跟蹤的控制系統設計方法。

控制系統結構

控制系統由被控物件和控制器(controller)兩部分組成。狀態刻畫了物件內部的全部動態資訊,輸出僅僅是狀態的一部分,從而用系統的全部狀態資訊來構造反饋控制器,渴望使系統獲得更優異的效能。然而,要獲得系統的全部狀態資訊,意味著需要更多的感測器,從而增加了控制系統的成本。

另一方面,乙個系統的狀態變數未必都是可測量的物理量,這使得狀態反饋控制在實際中往往難以實現。因此,在實際控制系統應用中,究竟採用輸出反饋還是狀態反饋視具體情況而定。

如何判斷線性時不變因果系統?

記錄臺 線性我覺得很好判斷的,直接帶入啥的。因果性判斷,建議不引入T r t t0 這種易與函式產生誤解的表達形式,按下圖,思路十分清晰。 風雨無阻 分為三個部分 判斷線性 時不變 因果 線性包括 齊次性和可加性,綜合在一起表現為f ax1 bx2 af x1 bf x2 時不變 輸入延時t,輸出也...

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非線性系統能用狀態空間這個詞彙描述嗎?

In control engineering,astate space representationis a mathematical model of a physical system as a set of input,output and state variables related by...