,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 线性定常系统的综合,(,绪论,),在系统综合时,:,对于各种控制问题给出明确的定义,研究基本问题,形成易于求解的数学公式,而且尽量将求解过程表达为便于在计算机上运行的可靠稳定的算法。,分析,:,是指给定一个系统对它进行各种定量,定性的分析,稳定性,能控性,能观测性,;,状态的响应特性,综合,:,是给定一个,受控设备,(,系统,),要求综合设计控制器的结构和参数,稳定性,能控性,能观测性,;,状态的响应特性,第五章 线性定常系统的综合(绪论)在系统综合时:对于各,1,第五章 线性定常系统的综合,(,绪论,),本章主要内容,（,能控性和能观性在系统综合中实际的应用）,综合技术：极点配置和状态观测器,性能指标,:,非优化的,(,常规综合,),最优化,(,最优控制,),闭环极点位置,系统镇定,MIMO,系统中的解耦,第五章 线性定常系统的综合(绪论)本章主要内容（能控性和能,2,5-1,线性反馈控制系统的基本结构及其特性,本节教学目标,各种结构对系统特性的影响,线性反馈控制系统的基本结构,为了克服噪音、设备特性的变化、干扰的不利影响，,采用反馈技术,各种结构是如何用来改善系统特性,5-1 线性反馈控制系统的基本结构及其特性本节教学目标各种结,3,第五章 线性定常系统的综合,5-1,线性反馈控制系统的基本结构及其特性,系统状态空间方程,第五章 线性定常系统的综合 5-1 线性反馈控制系统的基本结,4,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,y,状态反馈结构图,u,A,C,B,x,K,v,D,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性y状态反馈结构图uAC,5,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,输出反馈结构图,u,A,C,B,x,y,H,v,A,C,B,x,y,G,v,从输出到,x,导数的反馈结构图,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性输出反馈结构图uACB,6,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,动态补偿器,y,v,y,v,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性动态补偿器yvyv,7,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,控制律,:,状态反馈结构图,u,A,C,B,x,y,K,v,D,增益阵,D=0,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性控制律:状态反馈结构图,8,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,传递函数阵,两系统的阶数是否相同,?,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性传递函数阵两系统的阶数,9,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,输出反馈结构图,u,A,C,B,x,y,H,v,输出反馈,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性输出反馈结构图uACB,10,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,从输出到,x,导数的反馈,A,C,B,x,y,G,v,开环与闭环的维数相同,;,线性反馈,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性从输出到x导数的反馈A,11,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,闭环系统的能控性与能观性,定理,:,状态反馈不改变受控系统的能控性,但不保证系统的能观性不变,证明,:,证明他们的能控性判别阵同秩,.,是,B AB,的线性组合,M,0,M,k,的秩相同,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性闭环系统的能控性与能观,12,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,单输入单输出系统,能控标准,I,型,引入状态反馈后,K,系统的传递函数,w,k,(s)=?,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性单输入单输出系统能控标,13,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,仅改变系统的极点,不影响系统的零点,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性仅改变系统的极点,不影,14,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,定理,:,状态反馈不改变受控系统的能控性,但不保证系统的能观性不变,能观性：,SISO,状态反馈可以改变系统的极点，但不影响系统的零点,例题分析系统引入状态反馈后的能控性和能观性,解：原系统的能控能观性,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性定理:状态反馈不改变受,15,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,加入状态反馈后系统的状态方程为,观察传递函数：,如果有零极点相消,其状态空间实现有什么特点,?,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性加入状态反馈后系统的状,16,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,定理,:,输出反馈不改变受控系统的能控性和能观性,证明,:,将输出反馈看成等效的状态反馈,能观性不变,能控性不变,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性定理:输出反馈不改变受,17,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,两种反馈的讨论：输出反馈不改变受控系统的能控性和能观性,1,开环和闭环维数相同,3,状态反馈在工程实现中有时会遇到困难。需要设计观测器,2,能控性均不变，能观性,4,输出反馈更大的优点工程实现方便。状态反馈,+,观测器（卡尔曼滤波器）,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性两种反馈的讨论：输出反,18,5.1,线性反馈系统的基本结构和特性,能控标准,1,型单输入系统：,能观标准,2,型,:,复习,3,状态反馈在工程实现中有时会遇到困难。需要设计观测器,2,能控性均不变，能观性,4,输出反馈更大的优点工程实现方便。状态反馈,+,观测器（卡尔曼滤波器）,5.1 线性反馈系统的基本结构和特性能控标准1型单输入系统,19,5.2,极点配置问题,系统性能指标的要求,系统综合的,目的,是设计反馈增益矩阵,将闭环系统的极点恰好配置在根平面上期望极点的位置,.,经典控制中的根轨迹法,:,一组期望极点的要求,思考与练习,5.2 极点配置问题系统性能指标的要求系统综合的目的是设计,20,