状态空间分析

状态空间分析Tag内容描述：<p>1、现代工程控制理论实验报告学生姓名： 任课老师： 学 号： 班 级： 实验十五 基于状态空间方程的系统分析摘要本次试验主要是基于状态空间表达式线性系统进行分析和设计，实验的具体内容如下（1）选取一典型对象，应用状态反馈的原理进行系统的极点配置，使得系统的输出满足一定的动态性能（2）对于以上系统，设计全状态观测的状态观测器；（3）对于以上系统，应用增广状态反馈的原理设计可以基于阶跃信号无差跟踪的控制系统；（4）类似于第三部分呢，设计基于斜坡信号的无差跟踪的控制系统。目录摘要21、利用状态反馈原理进行极点配置41.1。</p><p>2、第八章 状态空间分析法,8.1 概 述,在经典控制理论中，用传递函数来设计和分析单输入单输出系统。但传递函数只能反映出系统输出变量与输入变量之间的外部关系，而了解不到系统内部的变化情况。此外，传递函数描述又是建立在零初始条件的前提下，故它不能包含系统的全部信息。在设计多变量和时变系统时，采用经典控制理论会遇到很大的困难。,经典控制理论:,以微分方程和传递函数为数学基础 主要研究单输入、单输出的线性定常系统 主要方法是频率特性法和根轨迹法 传递函数对处于系统内部的变量不便描述， 对某些内部变量不能描述 对于时变系。</p><p>3、袁蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螈袅羈膂蚄袄肀莇薀羃膂膀蒆羃袂莆莂羂肄膈螀羁膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肇芅芃蕿肆羅葿蒅蚂膇节蒁蚁芀薇蝿蚀罿莀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆螇羆莆蚂螆肈腿薈螅芁莅薄螄羀芇蒀螄肃蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿蒀莂衿膁节蚁衿袁蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螈袅羈膂蚄袄肀莇薀羃膂膀蒆羃袂莆莂羂肄膈螀羁膇蒄蚆羀艿芇薂罿罿蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肇芅芃蕿肆羅葿蒅蚂膇节蒁蚁芀薇蝿蚀罿莀蚅蚀肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆膁螆螇羆莆蚂螆肈腿薈螅芁莅薄螄羀芇蒀螄肃蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿蒀。</p><p>4、第7章 状态空间分析法,目 录 7.1 状态变量与状态空间 7.2 连续系统的状态方程及其输出方程 7.2.1 由系统微分方程列写状态方程及其输出方程 7.2.2 由系统状态变量图列写状态方程及其输出方程 7.2.3 由系统方框图直接列写状态方程及其输出方程 7.2.4 非线性系统的状态方程及其输出方程 7.2.5 时变线性系统的状态方程及其输出方程 7.3 离散系统的状态方程及其输出方程 7.3.1 作用函数不含未来值时线性离散系统的状态,方程与输出方程 7.3.2 作用函数含未来值时线性离散系统的状态方 程与输出方程 7.4 控制系统状态方程的解 7.4.1 连续系统状态。</p><p>5、1,1-1 状态变量及状态空间表达式,1-2 状态空间表达式的建立,1-3 由状态空间表达式求传递函数阵,1-4 状态向量的线性变换坐标变换,第一章 控制系统的状态空间表达式,主要内容,2,经典控制理论的传递函数描述方法的不足之处： 系统模型为单输入单输出系统； 忽略初始条件的影响； 不包含系统的所有信息； 无法利用系统的内部信息来改变系统的性能。,用一个高阶微分方程或传递函数来描述一个线性定常系统显然有其不足之处，它们不能完全描述系统的全部运动状态。,第一章 控制系统的状态空间表达式,3,eg1:如图系统，y表示小车运动的位移，u表示。</p><p>6、系统建模与动力学分析,学 时 数：48 学 分：3 任 课 教 师：连峰 工 作 单 位：电信学院综合自动化研究所 办公室地点：西一楼117房间 办公室电话：82663948-801,信号流图,信号流图是一种表示一组线性代数方程的图示方法。 像方块图一样，它也是一种描述系统内部信号传递关系的数学图示模型。 信号流图比方块图更简便明了，不用进行简化，就可利用梅森增益公式求出系统的传递函数。 信号流图的组成和建立 信号流图由节点和支路组成，如右图所示， 节点表示系统中的变量， 支路是连接两个节点的有向线段， 增益是两个变量之间的关系式，就是。</p><p>7、第8章 系统的状态空间分析,第8章 系统的状态空间分析,8.1 状态空间描述 8.2 连续系统状态空间方程的建立 8.3 连续系统状态空间方程的求解 8.4 离散系统的状态空间分析 8.5 系统函数矩阵与系统稳定性,8.1 状态空间描述,8.1.1 状态变量和状态空间,根据第一章讨论，我们知道连续时间系统在任意时刻t0的状态是一组最少数目的数据x1(t0), x2(t0), ，xn(t0)，这组数据连同时间间隔t0, t上的输入就足以确定系统在t时刻的输出(响应)。 描述系统状态变化的变量称为 状态变量。,图 8.1-1 系统的状态变量,对于图 8.1-1 的二阶网络，由KVL和KCL方程可。</p><p>8、1,Chapter 9 线性系统状态空间分析,9.1 问题的提出 P2 9.2 CT-L系统状态空间方程的解 P5 9.3 CT-LTI系统状态空间方程的解 P10 9.4 脉冲响应阵，传输函数阵 P16 9.5 LTI系统状态空间中的线性变换 P20 9.6 李亚普诺夫稳定性 P24 9.7 CT-L系统状态空间方程的离散化 P35 9.8 DT-L系统状态空间方程的解 P39 9.9 SISO LTI系统状态空间实现 P44,9.1 问题的提出,1. 信号与系统的基石地位： 信号与系统 数字信号处理 现代信号处理 时间序列分析 信号与系统 线性系统分析 高等系统分析 复杂系统分析 2. 系统分析方法： 输入输出方法： 微分方程描述 。</p><p>9、第3章 离散系统的离散状态空间分析法,安徽工业大学自动化系 马鞍山 243002,主要内容：,1. 线性离散系统的离散状态空间表达式 2. 由差分方程导出离散状态空间表达式 3. 由z传递函数建立离散状态空间表达式 4. 线性离散系统离散状态方程的求解 5. 线性离散系统的Z传递矩阵与特征方程 6. 用离散状态空间法分析系统的稳定性,31 概述,离散状态空间分析法优点： (1)离散状态空间表达式适宜于计算机求解。 (2)离散状态空间分析法对单变量和多变量系统允许用统一的表示法 (3)离散状态空间分析法能够应用于非线性系统和时变系统。,3.2 线性离散系统。</p><p>10、第九章,状态空间分析方法,第9章 状态空间分 析方法,基本要求,9-1 状态空间方法基础,9-2 线性系统的可控性和可观性,9-3 状态反馈和状态观测器,9-4 有界输入、有界输出的稳定性,9-5 李雅普诺夫第二方法,返回主目录,引言：前面几章所学的内容称为经典控制理论；下面要学的内容称为现代控制理论。两者作一简单比较。,基本要求,掌握由系统输入输出的微分方程式、系统动态结构图、及简单物理模型图建立系统状态空间模型的方法。 熟练掌握矩阵指数的计算方法，熟练掌握由时域和复数域求解状态方程的方法。熟练掌握由动态方程计算传递函数的公式。。</p>