《ch状态反馈和状态观测器状态反馈与观测器实用实用教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ch状态反馈和状态观测器状态反馈与观测器实用实用教案（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1带有全维状态带有全维状态(zhungti)观测器的状态观测器的状态(zhungti)反馈系统等价结构图：反馈系统等价结构图：讨论讨论讨论讨论：1、用观测器的估计状态来设计状态反馈阵，会不会对原来的状态反馈系统产生影响？、用观测器的估计状态来设计状态反馈阵，会不会对原来的状态反馈系统产生影响？2、在状态反馈中加入观测器，会不会影响原系统输入输出特性？、在状态反馈中加入观测器，会不会影响原系统输入输出特性？第1页/共9页第一页，共10页。2二、带有观测器的状态二、带有观测器的状态二、带有观测器的状态二、带有观测器的状态(zhungti)(zhungti)反馈系统的输入输出特性反馈系统的输入输出特
2、性反馈系统的输入输出特性反馈系统的输入输出特性加入反馈控制加入反馈控制(kngzh)规律：规律：状态反馈部分状态反馈部分的状态方程：的状态方程：观测器部分观测器部分的状态方程：的状态方程：原系统状态原系统状态(zhungti)空间描述为：空间描述为：带有观测器的状态反馈组合系统带有观测器的状态反馈组合系统的状态空间描述为：的状态空间描述为：维数维数2n为分析方便，作如下线性非奇异变换：为分析方便，作如下线性非奇异变换：第2页/共9页第二页，共10页。3则经过非奇异则经过非奇异(qy)变换后的状态空间描述为：变换后的状态空间描述为：非奇异变换不改变非奇异变换不改变(gibin)系统的传递函数阵、
3、特征值和特征多项式。系统的传递函数阵、特征值和特征多项式。第3页/共9页第三页，共10页。4得组合得组合得组合得组合(zh)(zh)系统的传递函数为：系统的传递函数为：系统的传递函数为：系统的传递函数为：结论结论结论结论1：组合系统的传递函数和状态反馈部分的传递函数完全相同，与观测器部分无关，：组合系统的传递函数和状态反馈部分的传递函数完全相同，与观测器部分无关，用观测器的估计状态进行反馈，不影响系统的输入输出特性。用观测器的估计状态进行反馈，不影响系统的输入输出特性。结论结论结论结论2：特征值由状态反馈和观测器两部分组成，相互独立，不受影响。所以，只有系统：特征值由状态反馈和观测器两部分组成
4、，相互独立，不受影响。所以，只有系统能控和能观测，则状态反馈矩阵能控和能观测，则状态反馈矩阵K和状态观测器的反馈矩阵和状态观测器的反馈矩阵Ke可以单独设计。可以单独设计。分离特性分离特性得组合得组合得组合得组合(zh)(zh)系统的特征多项式为：系统的特征多项式为：系统的特征多项式为：系统的特征多项式为：第4页/共9页第四页，共10页。5 例例例例 ：已知系统已知系统(xtng)的状态空间描述为：的状态空间描述为：请采用状态观测器实现请采用状态观测器实现(shxin)状态反馈控制，使闭环系统的特征值配置在状态反馈控制，使闭环系统的特征值配置在 解解解解 ：1 1）根据分离特性，先设计状态反馈阵
5、）根据分离特性，先设计状态反馈阵）根据分离特性，先设计状态反馈阵）根据分离特性，先设计状态反馈阵K K。设状态反馈增益矩阵为：设状态反馈增益矩阵为：写出直接反馈下，闭环系统的特征多项式：写出直接反馈下，闭环系统的特征多项式：第5页/共9页第五页，共10页。6由由 可以可以(ky)求得：求得：计算计算(j sun)期望的特征多项式：期望的特征多项式：2 2）设计观测器，求反馈增益矩阵）设计观测器，求反馈增益矩阵）设计观测器，求反馈增益矩阵）设计观测器，求反馈增益矩阵KeKe：设反馈增益矩阵设反馈增益矩阵Ke为：为：全维状态观测器的特征多项式：全维状态观测器的特征多项式：为了使观测器的响应速度稍快
6、于系统响应速度，选择观测器特征值为：为了使观测器的响应速度稍快于系统响应速度，选择观测器特征值为：第6页/共9页第六页，共10页。7所以状态所以状态(zhungti)观测器的反馈矩阵为：观测器的反馈矩阵为：则状态则状态(zhungti)观测器期望的特征多项式为：观测器期望的特征多项式为：由由 可以可以(ky)求得：求得：第7页/共9页第七页，共10页。8 本节小结本节小结本节小结本节小结(xioji)(xioji)(xioji)(xioji)：1 1、带有观测器的状态、带有观测器的状态、带有观测器的状态、带有观测器的状态(zhungti)(zhungti)反馈系统的构成（掌握）反馈系统的构成（
7、掌握）反馈系统的构成（掌握）反馈系统的构成（掌握）2 2、带有观测器的状态、带有观测器的状态、带有观测器的状态、带有观测器的状态(zhungti)(zhungti)反馈系统的输入输出特性（掌握）反馈系统的输入输出特性（掌握）反馈系统的输入输出特性（掌握）反馈系统的输入输出特性（掌握）分离特性分离特性分离特性分离特性：状态反馈部分和状态观测器单独设计。：状态反馈部分和状态观测器单独设计。设计步骤设计步骤设计步骤设计步骤：第8页/共9页第八页，共10页。9感谢您的欣赏(xnshng)！第9页/共9页第九页，共10页。内容(nirng)总结1。带有全维状态观测器的状态反馈系统等价结构图：。二、带有观测器的状态反馈系统的输入输出特性。结论2：特征值由状态反馈和观测器两部分组成，相互独立(dl)，不受影响。请采用状态观测器实现状态反馈控制，使闭环系统的特征值配置在。由 可以求得：。为了使观测器的响应速度稍快于系统响应速度，选择观测器特征值为：。1、带有观测器的状态反馈系统的构成（掌握）。第8页/共9页第十页，共10页。
