線(xiàn)性控制系統(tǒng)理論(共49張PPT)精選

線(xiàn)性控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)理論第一頁(yè)，共49頁(yè)。2線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)空間(kōngjiān)描述狀態(tài)和狀態(tài)空間系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的兩類(lèi)數(shù)學(xué)描述狀態(tài)和狀態(tài)空間的定義(*)連續(xù)變量動(dòng)態(tài)系統(tǒng)按狀態(tài)空間描述的分類(lèi)(fēnlèi)線(xiàn)性系統(tǒng)和非線(xiàn)性系統(tǒng)時(shí)變系統(tǒng)和時(shí)不變系統(tǒng)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)由系統(tǒng)輸入輸出描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述由輸入輸出描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述（*)由方塊圖描述導(dǎo)出狀態(tài)空間描述(*)第二頁(yè)，共49頁(yè)。線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的特征結(jié)構(gòu)特征多項(xiàng)式(*)特征值(*)特征向量和廣義特征向量狀態(tài)方程的約當(dāng)規(guī)范形特征值為兩兩相異的情形(*)由狀態(tài)空間(kōngjiān)描述導(dǎo)出傳遞函數(shù)矩陣傳遞函數(shù)矩陣G(s)基于(A,B,C,D)的表達(dá)式(*)第三頁(yè)，共49頁(yè)。線(xiàn)性系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性坐標(biāo)變換的幾何(jǐhé)含義和代數(shù)表征線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性(*)線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和傳遞函數(shù)矩陣(*)子系統(tǒng)的并聯(lián)子系統(tǒng)的串聯(lián)子系統(tǒng)的反饋聯(lián)接第四頁(yè)，共49頁(yè)。5線(xiàn)性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)分析連續(xù)(liánxù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析連續(xù)(liánxù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣(*)定義和系統(tǒng)矩陣A的關(guān)系和基本解陣的關(guān)系狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的性質(zhì)連續(xù)(liánxù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)矩陣第五頁(yè)，共49頁(yè)。6連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣(性質(zhì))(*)系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)(*)脈沖響應(yīng)矩陣連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)間離散化問(wèn)題(wèntí)的提出基本約定基本結(jié)論離散時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析迭代法求解狀態(tài)響應(yīng)狀態(tài)響應(yīng)的解析關(guān)系式脈沖傳遞函數(shù)矩陣第六頁(yè)，共49頁(yè)。7線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性能(xìngnéng)觀性能控性和能觀測(cè)性的定義(dìngyì)(*)對(duì)能控性和能觀測(cè)性的直觀討論能控性的定義(dìngyì)能觀測(cè)性的定義(dìngyì)連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的能控性判據(jù)格拉姆矩陣判據(jù)(*)秩判據(jù)(*)PBH判約當(dāng)規(guī)范性判據(jù)能控性指數(shù)連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)格拉姆矩陣判據(jù)(*)秩判據(jù)(*)PBH判

第七頁(yè)，共49頁(yè)。8約當(dāng)規(guī)范性判據(jù)能觀測(cè)性指數(shù)連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)變(shíbiàn)系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)能控性判據(jù)(*)能觀測(cè)性判據(jù)(*)離散時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)時(shí)變(shíbiàn)系統(tǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)時(shí)不變系統(tǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)時(shí)變(shíbiàn)系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)時(shí)不變系統(tǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)第八頁(yè)，共49頁(yè)。9離散時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)(xìtǒng)的能控性和能觀測(cè)性判據(jù)時(shí)變系統(tǒng)(xìtǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)時(shí)不變系統(tǒng)(xìtǒng)的能控性和能達(dá)性判據(jù)時(shí)變系統(tǒng)(xìtǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)時(shí)不變系統(tǒng)(xìtǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)對(duì)偶性對(duì)偶系統(tǒng)(xìtǒng)對(duì)偶性原理離散化線(xiàn)性系統(tǒng)(xìtǒng)保持能控性和能觀測(cè)性的條件問(wèn)題的提法能控性和能觀測(cè)性保持條件第九頁(yè)，共49頁(yè)。能控規(guī)范形和能觀測(cè)(guāncè)規(guī)范形：?jiǎn)屋斎雴屋敵銮樾文芸匦阅苡^測(cè)(guāncè)性在線(xiàn)性非奇異變換下的屬性能控規(guī)范形能觀測(cè)(guāncè)規(guī)范形第十頁(yè)，共49頁(yè)。11系統(tǒng)(xìtǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性(*)外部穩(wěn)定性?xún)?nèi)部穩(wěn)定性?xún)?nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性的關(guān)系李亞普諾夫意義下運(yùn)動(dòng)(yùndòng)穩(wěn)定性的一些基本概念李亞普諾夫第一方法和第二方法自治系統(tǒng).平衡狀態(tài)和受擾運(yùn)動(dòng)(yùndòng)李亞普諾夫意義下的穩(wěn)定漸近穩(wěn)定不穩(wěn)定李亞普諾夫第二方法的主要定理(*)大范圍漸近穩(wěn)定的判別定理小范圍漸近穩(wěn)定的判別定理李亞普諾夫意義下穩(wěn)定的判別定理不穩(wěn)定的判別定理第十一頁(yè)，共49頁(yè)。構(gòu)造(gòuzào)李亞普諾夫函數(shù)的規(guī)則化方法連續(xù)時(shí)間線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性判據(jù)(*)線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)線(xiàn)性時(shí)變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)離散時(shí)間系統(tǒng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性及其判據(jù)離散時(shí)間非線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的李亞普諾夫主穩(wěn)定性定理離散時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的穩(wěn)定判據(jù)第十二頁(yè)，共49頁(yè)。13線(xiàn)性反饋系統(tǒng)的時(shí)間(shíjiān)域綜合引言綜合問(wèn)題的提法(*)性能指標(biāo)的類(lèi)型研究綜合問(wèn)題的思路(*)工程實(shí)現(xiàn)中的一些理論問(wèn)題狀態(tài)反饋和輸出反饋狀態(tài)反饋(*)輸出反饋狀態(tài)反饋和輸出反饋的比較(*)狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置：?jiǎn)屋斎饲樾?*)問(wèn)題的提法期望閉環(huán)極點(diǎn)組極點(diǎn)配置定理(dìnglǐ)極點(diǎn)配置算法(*)第十三頁(yè)，共49頁(yè)。14全維狀態(tài)觀測(cè)器狀態(tài)重構(gòu)和狀態(tài)觀測(cè)器降維狀態(tài)觀測(cè)器降維狀態(tài)觀測(cè)器的基本特性降維狀態(tài)觀測(cè)器：綜合方案I基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋(fǎnkuì)控制系統(tǒng)的特性基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋(fǎnkuì)系統(tǒng)的構(gòu)成基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋(fǎnkuì)系統(tǒng)的特性綜合舉例第十四頁(yè)，共49頁(yè)。習(xí)題(xítí)第十五頁(yè)，共49頁(yè)。16例

設(shè)

求（A，B，C，D）

解：選

第十六頁(yè)，共49頁(yè)。17則：第十七頁(yè)，共49頁(yè)。18狀態(tài)(zhuàngtài)空間表達(dá)式為第十八頁(yè)，共49頁(yè)。19第十九頁(yè)，共49頁(yè)。20第二十頁(yè)，共49頁(yè)。21第二十一頁(yè)，共49頁(yè)。22第二十二頁(yè)，共49頁(yè)。23第二十三頁(yè)，共49頁(yè)。24第二十四頁(yè)，共49頁(yè)。25第二十五頁(yè)，共49頁(yè)。試確定(quèdìng)當(dāng)與為何值時(shí)下列系統(tǒng)不能控，為何值時(shí)不能觀測(cè)第二十六頁(yè)，共49頁(yè)。解系統(tǒng)的能控性矩陣(jǔzhèn)為其行列式為根據(jù)判定能控性的定理，若系統(tǒng)能控，則系統(tǒng)能控性矩陣(jǔzhèn)的秩為2，亦即，可知或系統(tǒng)能觀測(cè)性矩陣(jǔzhèn)為第二十七頁(yè)，共49頁(yè)。能控性的定義(dìngyì)連續(xù)(liánxù)時(shí)間線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣(*)組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和傳遞函數(shù)矩陣(*)研究綜合問(wèn)題的思路(*)對(duì)能控性和能觀測(cè)性的直觀討論能控性和能觀測(cè)性保持條件狀態(tài)(zhuàngtài)反饋極點(diǎn)配置：?jiǎn)屋斎饲樾蔚谌?yè)，共49頁(yè)。例：已知控制系統(tǒng)如圖所示線(xiàn)性系統(tǒng)在坐標(biāo)變換下的特性平衡狀態(tài)和受擾運(yùn)動(dòng)(yùndòng)2)試判斷(pànduàn)系統(tǒng)的能控性和能觀性。坐標(biāo)變換的幾何(jǐhé)含義和代數(shù)表征線(xiàn)性控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)理論時(shí)不變系統(tǒng)(xìtǒng)的能觀測(cè)性判據(jù)其行列式為根據(jù)判定能觀性的定理，若系統(tǒng)(xìtǒng)能觀，則系統(tǒng)(xìtǒng)能觀性矩陣的秩為2亦即可知或第二十八頁(yè)，共49頁(yè)。例：已知控制系統(tǒng)如圖所示1)寫(xiě)出以，為狀態(tài)變量的系統(tǒng)狀態(tài)方程與輸出方程。2)試判斷(pànduàn)系統(tǒng)的能控性和能觀性。若不滿(mǎn)足系統(tǒng)的能控性和能觀性條件，問(wèn)當(dāng)與取何值時(shí)，系統(tǒng)能控或能觀。第二十九頁(yè)，共49頁(yè)。由圖知第三十頁(yè)，共49頁(yè)。第三十一頁(yè)，共49頁(yè)。設(shè)線(xiàn)性離散時(shí)間系統(tǒng)為試求在平衡(pínghéng)狀態(tài)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的值范圍第三十二頁(yè)，共49頁(yè)。第三十三頁(yè)，共49頁(yè)。第三十四頁(yè)，共49頁(yè)。第三十五頁(yè)，共49頁(yè)。36第三十六頁(yè)，共49頁(yè)。37第三十七頁(yè)，共49頁(yè)。38第三十八頁(yè)，共49頁(yè)。39第三十九頁(yè)，共49頁(yè)。40第四十頁(yè)，共49頁(yè)。41第四十一頁(yè)，共49頁(yè)。42第四十二頁(yè)，共49頁(yè)。43第四十三頁(yè)，共49頁(yè)。44第四十四頁(yè)，共49頁(yè)。45狀態(tài)(zhuàngtài)反饋極點(diǎn)配置：?jiǎn)屋斎饲樾螛O點(diǎn)(jídiǎn)配置算法之狀態(tài)