物理状态空间分析法自动控制理论.pptx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《物理状态空间分析法自动控制理论.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物理状态空间分析法自动控制理论.pptx(46页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、u只描述系统输入与输出的关系,不涉及系统内部的状态变量。无法利用系统的内部信息改变系统的性能。u无法表示非零初始条件下的线性定常系统。u无法表示时变系统,非线性系统。输入输出模式状态变量模式经典控制理论传递函数描述方法局限性第1页/共46页一、状态变量描述一、状态变量描述设一RLC网络如图所示。回路方程为图1 RLC网络消去中间变量传递函数形式第2页/共46页一阶微分方程表示形式:向量矩阵表示形式:令则第3页/共46页1.1.状态空间的基本概念状态空间的基本概念指可以完全表征系统运动状态的最小个数的一组变量x1(t),x2(t),xn(t)。1)状态变量:如果给定了t=t0时刻这组变量值,和
2、t t0时输入的时间函数,则系统在t t0的任何瞬间的行为就完全确定了。以状态变量x1(t),x2(t),xn(t)为分量组成的向量 x(t)。2)状态/状态向量:第4页/共46页 以状态变量 x1(t),x2(t),xn(t)为坐标轴构成的 n 维空间(欧氏空间)。对于确定的某个时刻,状态表示为状态空间中一个点,状态随时间的变化过程,构成了状态空间中的一条轨迹,称为状态轨迹。3)状态空间 由系统的状态变量构成的一阶微分方程组称为状态方程。状态方程反映了输入与状态变量间的关系。4)状态方程5)输出方程描述系统输出与状态、输入之间关系的数学表达式。第5页/共46页2.2.系统的状态空间表达式系统
3、的状态空间表达式输出方程状态方程inputoutput1)一般形式第6页/共46页写成向量矩阵形式 单输入单输出-SISO(Single Input Single Output)状态方程第7页/共46页第8页/共46页向量矩阵形式:系数矩阵输入矩阵控制矩阵第9页/共46页系统的输出量与状态变量、输入量间的数学表达式。C 称为系统的输出矩阵,d 是输入直接影响输出的传输系数。输出方程第10页/共46页多输入多输出-MIMO(Multiple Input Multiple Output)其中:r 维输入向量 n 维状态向量m 维输出向量状态空间表达式第11页/共46页A-系数矩阵 nn B-控制矩
4、阵 nrC-输出矩阵 mn D-直接传递矩阵 mr 第12页/共46页加法器summator 积分器integrator放大器amplifier/gain2)状态空间表达式的状态变量图u 绘制积分器u 画出加法器和放大器u 用线连接各元件,并用箭头示出信号传递的方向。绘制步骤:第13页/共46页单线表示一维信号,双线表示多维信号。SISOSISO线性定常系统的状态图summator integrator control inputmeasurable outputbamplifier/gain第14页/共46页MIMO线性定常系统的状态图第15页/共46页-2-3-6u由状态空间表达式绘状态变
5、量图step 1第16页/共46页回路方程为图1 RLC网络例:设一RLC网络如图所示,写出它们对应的动态方程式。解:第17页/共46页一阶微分方程表示形式:向量矩阵表示形式:则选择状态变量第18页/共46页选择另外一组状态变量则有写成第19页/共46页动态方程的可逆线性变换其中 P 是 nn 可逆矩阵第20页/共46页(i)独立性:状态变量之间线性独立。(ii)多样性:状态变量的选取并不唯一,实际上存在无穷多 种方案。(iii)等价性:两个状态向量之间只差一个可逆线性变换。状态变量的特点:选择一组状态变量的条件,须具备下述的性质(i)在 t 时刻的 x(t)是由 x(t0)和t t0时的 u
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理 状态 空间 分析 自动控制 理论
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内