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文档简介

1、1.3 由传递函数求状态空间表达式,根据前面介绍的微分方程与状态空间表达式之间的变换关系,若已知传递函数,可首先把传递函数变成微分方程,然后由微分方程与状态空间表达式的变换关系。求出状态空间表达式。,一、传递函数中没有零点时的变换,传递函数为:,系统的微分方程为:,则根据上节公式,可直接写出状态空间表达式。即:,传递函数也可分解成下图所示的结构。,选状态变量为:,对应的状态空间表达式为:,其中A阵和B阵为规范形式,这是能控标准形实现。它的模拟电路图如下图所示:,能控标准形实现的模拟图,二、传递函数中有零点时的变换,传递函数为:,微分方程为:,则根据上节公式,可直接写出能控标准形。即:,从传递函

2、数的角度分析,这实际上是一种分子与分母直接分离分解法。设中间变量,可得:,式中,分解式第一部分是系统结构决定的。当选中间变量z及z的各阶导数为一组变量时,得到的状态方程是能控标准形实现。即式中的A和B阵。显然这是与系统结构相对应的一种规范形实现。,分解式第二部分表示状态变量与输出的关系,输出y等于各状态变量与输入的线性组合,即式中的C和D阵。,若传递函数等效为:,式中,此时,式中的C阵和D阵可直接写成,:,由此画出的系统计算机模拟图如图所示。,能控标准形实现模拟图,例: 已知系统的传递函数:,试按能控标准形实现写出状态空间表达式。,解:由公式写出能控标准形为:,若将传递函数化成严格真有理分式,则,按简化公式可得:,,,一般情况下,系统输出的阶次高于输入的阶次,则 b0=0, 传递函数为严格真有理分式形式,即,,,式中 是任意常系数。同样按以上方法C阵可以写成,此时,输出仅是状态变量的线性组合,与输入无直接关系。,试按能控标准形实现写出状态空间表达式。,解:将传递

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