可控性最重要的含义,正如我们前2讲所讨论的那样,是能够确 保我们自由地进行反馈控制系统的设计。尤其是我们知道 反馈控制定理——当且仅当系统状态可控时,任意确定的闭环系 统可以通过状态反馈任意配置极点

状态空间模型的一种特殊情况是零、极点数目相同。例如,已知 回顾我们首先将G(s)分解成两部分 第一个传递函数表征输入r与中间输出量x之间的关系 在时域内,这即是微分方程

采用线性向量空间方法可建立系统的状态空间模型。 状态向量(数组)这一概念很重要,因为它能够完全表示一个系 统的当前状况(状态)

Quanser状态空间模型 我们现在将对 Quanser进行状态空间的建模,并且我们将用它作 为后续很多研究问题的例子。构造如下传递函数来表示 Quanser 其中输出量是机械手臂关于其标称零点位置的角度,输入量则是 电机的电压。由于阻尼很小,这里忽略不计,设为零。 定义两个状态量 而且,由传递函数我们可以得到其微分方程

1二阶主导极点(模态)附近的零点 当我们増加一个PD控制器时,通常会出现这种情况 S+1 s+250s+0 如果A≈-1,且a≈0,则c(s)就是标准的二阶响应 距离较远的零点,其影响可以忽略

我们希望能够找到一种方法,能够从任意一个n阶线性定常的 般形式的微分方程组中构造出一个n维的状态空间模型。设输出量a (标量)与输入量r(标量)之间的关系由线性定常微分方程表示。 我们定义状态量为ω及其n-1阶导数 这样,我们就得到了n个状态量(与微分方程的阶次相同)。现 在我们对x求导,直到x(n-1)

1平面 我们可得: C(s)=G()R(s) 其中C,G和R是关于s的多项式的分式

1留数的图解确定法(复共轭极点)(vdv1.8,1.9) (a)在这里应用对于实数极点的图解确定法(第7讲),但是留数 是共轭复数对

1.将G(s)化为根轨迹形式,并计算根轨迹增益。 2.将G(s)化为标准形式,并求增益(使用 Van de Vegte教材公式(4.11)给出的定义)

第一题 例如汽车导航系统,输入为期望速度,输出是实际的速度。控制器是导航控制计算机, 它将实际速度和需要的速度相比较,并相应设置油门的大小。汽车为受控对象,转速计充当 传感器,扰动的来源是变速箱的换档,电源电压的波动为噪声源。(当然,实际的导航系统 更复杂且包含更多的传感器,但是基本概念是相同的)