微型计算机控制技术 第5章.ppt

1、第五章现代控制技术是在古典控制理论中，利用传递函数模型设置和分析单输入单输出系统，但是传递函数模型只反映系统的输出变量和输入变量的关系，不了解系统内部的变化情况。 现代理论利用状态空间模型对多输入多输出系统进行了建立、修正和分析，使修正机的求解更加容易，为多变量系统的分析研究提供了有力的工具。 5.1采用状态空间的输出反馈设置校正、采用线性稳态系统的受控对象的连续状态方程、以及采用状态空间的输出反馈设置校正方法的目的是利用状态空间方程，使得多变量校正机控制系统满足所需的性能指标，即，在控制器D(z )的作用下，系统在一种具有图5.1输出反馈的多变量校正机控制系统的闭环结构形式图，5.1.1连续

2、状态方程的离散化，5.1.2最小拍无纹波系统的跟踪条件，根据系统输出方程，y(t )以最小n拍跟踪参考输入r (t )5.1. 3 1 .使连续状态方程离散化，2 .求满足跟踪条件和附加条件的U(z )、3 .误差序列e(k )的z变换E(z )，采用5.2状态空间的极点配置校正法，在校正机控制系统中，除了输出反馈控制以外，还使用很多状态反馈控制，进行状态输入典型的计算机控制系统配置：简化的离散系统配置图、图5.4调节系统(r(k)=0)的控制器配置、5.2.1极点配置中设置控制规则、反馈控制规则l，以及使闭环系统具有所需的极点配置。 每5.2.2极点配置设定校正状态观测器，设定校正状态观测器

3、，根据测定的输出y(k )和u(k )重构所有的状态。 根据状态有时无法测量。 一般的状态观测器有预报观测器、当前观测器、简并观测器3种。 典型的观测器方程是：1.预报观测器，并且用于设置或校正观测器的密钥是如何合理地选择观测器的增益矩阵k。 另外，图56的预报观测器通过对单输入单输出系数比较上式的两边z的同方的系数，能够求出k中的n个未知数。 2当前观测器、状态重建误差、当前观测器的状态重建误差的特征方程、3简并观测器、能量测量的y(k )直接给出状态变量的一部分，该部分的状态变量不需要通过估计得到。 因此，只要估计其馀的状态变量即可，将该次数比全次数低的观测器称为简并观测器。将原始状态向量

4、分为两个部分，状态方程式、采样周，T=0.1s，求k确定。 (1)设定预报观测器，将观测器的特征方程式的两个极点配置成z 1，2=0. 2。 (2)建立和校正当前预测器，以将观测器特征方程的两极配置为Z1，2=0.2。 (3)假定x 1是可测量的状态，并且x2是需要估计的状态，设置下降观测器，并且将观测器的特征方程的极性布置在Z=0.2处。 5.2.3极点配置修正控制器，1 .控制器的构成，极点配置修正的控制规则和状态观测器，这两部分构成状态反馈控制器。2 .分离性原理，闭环系统的2n个极点由两部分构成：一部分是状态反馈根据该原理，能够分别设定修正系统的控制规则和观测器，能够简化控制器的设定修

5、正。(1)根据闭环系统的性能要求提供若干控制极；(2)在极配置设定修正状态下反馈控制规则，修正l；(3)合理提供观测器的极，选择观测器的类型3 .状态反馈控制器的设置/校正过程，考虑如上所述使用状态反馈控制器的设置/校正，其中，控制极是整个系统的主导极，因为控制极是根据闭环系统的性能要求提供的。 观测器的极点配置必须加快状态重建的跟踪速度。 如果测量输出没有大的误差和干扰，则观测器的极点可能全部设置在z平面的原点。 如果测量输出包含大的误差或噪声，则可以根据观测器的极点对应的衰减速度比控制极点对应的衰减速度快约4或5倍的要求进行设定。 (1)如果控制器的校正延迟在与采样周期相同的水平上，则可考虑选择预报观测器；否则可使用当前观测器； 4 .观测器和观测器类型选择、5.2.4跟踪系统设置校正、极点配置校正的PI控制器、PI控制规则跟踪系统、PI控制和输入顺序反馈跟踪系统、观测器和PI顺序反馈控制跟踪系统、5.3状态空间的优化LQG最佳控制器的调节系统如下：5.3.1 LQ最