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线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合.ppt


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第6章线性反馈系统的时间域综合研究分析:对于一个具体的控制系统和已知的外部输入,如何从理论上对它的运动行为如状态运动规律、稳定性等,结构特性如结构特征、能控性、能观测性等进行确定。综合:给定系统方程,根据对系统性能的要求,如何确定系统的外部输入即控制作用,使系统的性能能全面满足技术要求。通常控制作用取为反馈形式。无论是抑制外部扰动的影响还是减少内部参数变动的影响,反馈控制都要远优越于非反馈控制。本章以状态空间方法为基础,针对常用典型形式性能指标,讨论线性时不变系统的反馈控制综合问题。卵赖嵌刊窜泌究旅嗡妄绎全太箕千娜驭挂掌酚蝎治嫩俘榴绘真奋约耐张匹线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-,性能指标和控制输入三个要素组成。所谓系统综合,就是对给定受控系统,确定反馈形式的控制u(t),使所导出闭环系统的运动行为达到或优于指定的期望性能指标。对象目标手段状态反馈输入:u(t)=-Kx(t)+(t)输出反馈输入:u(t)=-Fy(t)+(t)系统综合系统设计理论“设计”-确定u(t)的形式和构成工程设计-考虑各种实际问题揣司厨懒撼舵荧醛约奇详帽屹绒鱼巧捧旧贼有柳洛铺坞巳妻扬豪茄料奸轮线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合性能指标的类型性能指标实质上是对所要综合的控制系统在运动过程行为上的一种规定。非优化型性能指标(不等式型)优化性型能指标(极值型)(1)镇定问题(2)极点配置(3)解耦控制(4)跟踪问题研究综合问题的思路建立可综合条件控制规律的“算法”工程实现中的一些理论问题(1)状态反馈物理构成问题(2)系统模型不准确性和参数摄动问题(3)对外部扰动影响的抑制问题控制规律的“算法”-综合问题的计算方法和步骤,适于编程,数值稳定性。儒伏捅叮捆捡肩绕秧痔儿卿嗓亚疗愤迈答魂惭阂归徘梆豫恃玄类低姐界恰线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-∫CAuK状态反馈下受控系统的输入为:u=-Kx+υ,K∈Rp×n状态反馈系统∑xf的状态空间描述为:特征值改变GK(s)=C(sI-A+BK)-1B结论1:对连续时间线性时不变系统,状态反馈保持能控性,不保持能观测性。维数没有增加虞咳设郸嗡港祟贩剥闷芜彝檬天亮缎辗郁百腐载温想准华肆撼旱削詹本惹线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合输出反馈设连续时间线性时不变系统B∫CAuF输出反馈下受控系统的输入为:u=-Fy+υ,F∈Rp×q输出反馈系统∑yf的状态空间描述为:维数没有增加GF(s)=C(sI-A+BFC)-1B结论2:对连续时间线性时不变系统,输出反馈保持能控性和能观测性。GF(s)=G0(s)[I+FG0(s)]-1特征值改变烩怂战盖狭冒韵梳缕帕深烘总唱盛促掷唱从奎踊砌泰蓟垢洼虾嗡龙鹿斧舞线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合状态反馈和输出反馈的比较反馈属性:状态反馈为系统结构信息的完全反馈,输出反馈则是系统结构信息的不完全反馈。反馈功能:状态反馈在功能上远优于输出反馈。改善输出反馈的途径:扩展输出反馈(动态输出反馈)B∫CAu并联补偿器串联补偿器反馈实现上,输出反馈要优越于状态反馈。解决状态反馈物理实现的途径:引入状态观测器B∫CAu状态观测器K扩展状态反馈和扩展输出反馈的等价性。贵分乐趋闭旅毫磅卷仪凰秀欺石倡侮澎署渔亦暑榷星釜照优沽秒参诅允仰线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-:单输入情形极点配置是一类最为典型和最为简单的综合问题。问题的提法给定连续线性时不变单输入受控系统控制系统的性能主要取决于系统极点在根平面上的分布。因此作为综合系统性能指标的一种形式,往往是给出一组期望闭环极点组。极点配置问题,就是通过选择线性反馈增益矩阵,将闭环系统的极点恰好配置在根平面上所期望的位置,以获得所期望的动态性能。任意指定期望闭环极点组:1*,2*,···,n*在状态反馈下,控制输入为:u=-Kx+υ,K∈Rp×n闭环系统为:其特征值满足:i(A-BK)=i*,i=1,2,···,n厢阉吮败詹翁炎影勒敢改挪襟锨艇系奏连歧羚乒璃洽治穷玖妇巳遁挫控芋线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合线性系统理论-郑大钟(6-反馈系统的时间域综合期望闭环极点组(1)期望闭环极点组的性能指标属性二重性理论计算:期望闭环极点组控制工程:直观性能指标(2)控制工程中基

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  • 时间2019-02-20