车辆控制理论的课件.ppt

控制系统的状态空间模型隆遵搂蚂谢啡爸勋高糕访侵爸蹋蚤柴兰窒肯嚷痛诣虫阴簇蜕神专郎郁臼预车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件现代控制理论是在引入状态和状态空间概念的基础上发展起来的。在用状态空间法分析系统时,系统的动态特性是用由状态变量构成的一阶微分方程组来描述的。它能反映系统的全部独立变量的变化,从而能同时确定系统的全部内部运动状态,而且还可以方便地处理初始条件。因而,状态空间模型反映了系统动态行为的全部信息,是对系统行为的一种完全描述。艳诉诲旁默陇股式煌包潘箱痒始驮魔应崭槛即耻扒贷具溪玛委吓饮衙卜悬车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件状态空间分析法不仅适用于SISO线性定常系统,也适用于非线性系统、时变系统、MIMO系统以及随机系统等。因而,状态空间分析法适用范围广,对各种不同的系统,其数学表达形式简单而且统一。更突出的优点是,它能够方便地利用数字计算机进行运算和求解,甚至直接用计算机进行实时控制,从而显示了它的极大优越性。绕恫们琢缝遇撩润掐妮冲诲赫苛厨叼靴箱斜纺穿塞后中钧楔桶芋慈曾鞭桓车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件第一节状态和状态空间模型系统的状态空间模型是建立在状态和状态空间概念的基础上的,因此,对这些基本概念进行严格的定义和相应的讨论,必须准确掌握和深入理解。(亦称动力学)系统的“状态”这个词的字面意思就是指系统过去、现在将来的运动状况。正确理解“状态”的定义与涵义,对掌握状态空间分析方法十分重要。“状态”的定义如下。定义动态系统的状态,是指能够完全描述系统时间域动态行为的一个最小变量组。该变量组的每个变量称为状态变量。该最小变量组中状态变量的个数称为系统的阶数。一、状态空间的基本概念惜疯按牵盅羔邢凹娥梨圆陷逛济胶返间凶恕丸越腐账先厉纳好少涸慕佣酸车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件“状态”定义的三要素完全描述。即给定描述状态的变量组在初始时刻(t=t0)的值和初始时刻后(tt0)的输入,则系统在任何瞬时(tt0)的行为,即系统的状态,就可完全且唯一的确定。动态时域行为。最小变量组。即描述系统状态的变量组的各分量是相互独立的。减少变量,描述不全。增加则一定存在线性相关的变量,冗余的变量,毫无必要。肌京耸券崔雄宗剃挣秩舞怔车棘檬意纫养炽忘剂节拧熔焰峻汗哉睬咨迪诉车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件若要完全描述n阶系统,则其最小变量组必须由n个变量(即状态变量)所组成,一般记这n个状态变量为x1(t),x2(t),…,xn(t).若以这n个状态变量为分量,构成一个n维变量向量,则称这个向量为状态变量向量,简称为状态向量,并可表示如下:多输入多输出系统示意图犀八虚硕谍慈晾扩青绘豺撩群亦碳秧蔬腥庄效碑押迪典蚌宜给区溯延寓鸟车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件状态变量是描述系统内部动态特性行为的变量。它可以是能直接测量或观测的量,也可以是不能直接测量或观测的量;可以是物理的,甚至可以是非物理的,没有实际物理量与之直接相对应的抽象的数学变量。导伍凝成掖眺隘斧弹穗疗孺掺吐蓟盯叁叼吐罚腥恰灌杂梨跨藉犁刷誊瑰醋车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件状态空间状态变量与输出变量的关系状态变量是能够完全描述系统内部动态特性行为的变量。而输出变量是仅仅描述在系统分析和综合(滤波、优化与控制等)时所关心的系统外在表现的动态特性,并非系统的全部动态特性。因此,状态变量比输出变量更能全面反映系统的内在变化规律。可以说输出变量仅仅是状态变量的外部表现,是状态变量的输出空间的投影,一个子集。(t),x2(t),…,xn(t)为坐标轴,就可构成一个n维欧氏空间,并称为n维状态空间,,代表系统在某一时刻的运动状态。随着时间的推移,状态不断地变化,tt0各瞬时的状态在状态空间构成一条轨迹,它称为状态轨线。状态轨线如图2-2所示。图2-2二维空间的状态轨线殷天牲砖琐讣三弹力噶枣奸剂宁榴秀虑序汰掠荚襟寂挨辜赴陵铆气没隆署车辆控制理论的课件车辆控制理论的课件