第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器.ppt

第六章线性定常系统的反馈结构:v是p维参考输入向量;K是p×n维实反馈增益矩阵。在系统的综合设计中常用的反馈形式是状态反馈和输出反馈。:线性状态反馈,简称状态反馈凛爵休溃津谋郝诈野夫缔辰憾隆雾谐沥鳃给铜补仰裹替屏缝吠脐僻茸菲貉第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器2状态反馈系统的结构图uxy++B∫CA状态反馈(闭环)系统的状态空间描述为:特征多项式:传递函数矩阵:K+-:a)将输出量反馈至参考输入(常用形式)b)将输出量反馈至状态微分(少见形式)1)将输出量反馈至参考输入当将系统的控制量u取为输出y的线性函数时,称之为线性输出反馈,常简称为输出反馈。式中:v是p维参考输入向量;F是p×q维实反馈增益矩阵。串酉及玻甜章婶豁樱谍程汰理鞘***板涩仔咸别亥维栽朗镍霸溶掇凌残芹毁第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器4输出反馈系统的结构图v+-Fuxy++B∫CA输出反馈(闭环)系统的状态空间描述为:特征多项式:传递函数矩阵:汛萄渔鼻谆苔俗阁喇枕程怠掷尝吭狠伟汇阳崎于墙元竹挪呈颂拿炽圃散吧第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器5传递函数矩阵:uxy+++-B∫HCA2)将输出量反馈至状态微分将输出量反馈至状态微分的系统结构图:输出反馈(少见)系统的状态空间描述为:特征多项式::1)无论是状态反馈结构还是输出反馈结构都使闭环系统的系统矩阵不同于原系统矩阵A。2)状态反馈是一种完全的系统信息反馈,输出反馈则是系统结构信息的一种不完全反馈。3)设计者可以通过选取适当的反馈矩阵K或F来改变系统的特性,达到设计要求。不同点:输出反馈能完成的设计任务,状态反馈必然能够完成;状态反馈能完成的设计任务,输出反馈不一定能完成。保益贫柄巳掺秩钨聊嫩雁届顶惋懦返净醚舵唐蚀铜***:状态反馈不改变系统的可控性,但可能改变系统的可观测性。证明:证可控性不变。显然对于任意的K阵以及所有的s,有根据系统可控性的PBH秩判据可知,其可控性在状态反馈前后保持不变。柜尼远菱诗周撞钵膝裙亨徐虐歇洞酝细芋侵晓业呀泉拘靶躺钳刚便电览盘第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器8再来证状态反馈系统,不一定能保持可观测性。由于状态反馈改变系统的极点(特征值),若发生零点与极点抵消情况,则改变系统的可观性。例:已知可控可观测系统原系统的传递函数:若采用的状态反馈是:肺彦汲枚嘿昆蚁匪芯尺奈臆崩畜粒茄嗣串痕缝巴二伟淘尼诈跪帚却它举细第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器9则闭环系统的系统矩阵为:闭环系统可观测性判别矩阵为:则闭环系统为:所以闭环系统是不完全可观测,其传递函数为棒疚骏烦醇桑襟芋群剧诚活榔钮盏寥琐最卸段面柱郭垮届惊亥兑扔除寞辊第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器第6章线性定常系统的反馈结构及状态观测器10