第7章线性时不变系统的复频域综合ppt课件.ppt
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1、7.1 7.1 极点配置问题状态反馈的复频域综合极点配置问题状态反馈的复频域综合7.2 7.2 极点配置问题的观测器极点配置问题的观测器-控制器形补偿控制器形补偿 器的综合器的综合7.3 7.3 输出反馈极点配置问题的补偿器的综合输出反馈极点配置问题的补偿器的综合第7章 线性时不变系统的复频域综合篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.1 7.1 极点配置问题状态反馈的复频域综合极点配置问题状态反馈的复频域综合一一 状态反馈特性的复频域分析状态反馈特性的复频域分析考虑线性时不变状态反馈系统如图所示考虑线性时不变状态反馈系统
2、如图所示考虑线性时不变状态反馈系统如图所示考虑线性时不变状态反馈系统如图所示 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1 状态反馈系统的传递函数矩阵状态反馈系统的传递函数矩阵线性时不变状态反馈系统闭环传递函数阵的右线性时不变状态反馈系统闭环传递函数阵的右线性时不变状态反馈系统闭环传递函数阵的右线性时不变状态反馈系统闭环传递函数阵的右MFDMFDMFDMFD为:为:为:为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是
3、一种得分类型的系统2 2 状态反馈对分子矩阵状态反馈对分子矩阵N(s)N(s)的影响的影响3 3 状态反馈对分母矩阵状态反馈对分母矩阵D(s)D(s)的影响的影响 不改变分母矩阵不改变分母矩阵不改变分母矩阵不改变分母矩阵D(sD(sD(sD(s)的列次数。的列次数。的列次数。的列次数。不改变分母矩阵不改变分母矩阵不改变分母矩阵不改变分母矩阵D(sD(sD(sD(s)的列次系数阵。的列次系数阵。的列次系数阵。的列次系数阵。可改变分母矩阵可改变分母矩阵可改变分母矩阵可改变分母矩阵D(sD(sD(sD(s)的低次系数阵。的低次系数阵。的低次系数阵。的低次系数阵。线性时不变状态反馈系统线性时不变状态反
4、馈系统线性时不变状态反馈系统线性时不变状态反馈系统 ,反馈矩阵,反馈矩阵,反馈矩阵,反馈矩阵K K K K的引入对的引入对的引入对的引入对分子矩阵分子矩阵分子矩阵分子矩阵N(s)N(s)N(s)N(s)没有直接影响。没有直接影响。没有直接影响。没有直接影响。线性时不变状态反馈系统线性时不变状态反馈系统线性时不变状态反馈系统线性时不变状态反馈系统 ,反馈矩阵,反馈矩阵,反馈矩阵,反馈矩阵K K K K的引入对的引入对的引入对的引入对分母矩阵分母矩阵分母矩阵分母矩阵D(s)D(s)D(s)D(s)的影响为:的影响为:的影响为:的影响为:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因
5、此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4 4 包含输入变换的状态反馈系统包含输入变换的状态反馈系统如图所示如图所示如图所示如图所示H其中:其中:其中:其中:H H H H为为为为pppppppp的非奇异输入变换阵的非奇异输入变换阵的非奇异输入变换阵的非奇异输入变换阵篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(1)(1)(1)(1)包含输入变换的状态反馈系统的传递函数矩阵包含输入变换的状态反馈系统的传递函数矩阵包含输入变换的状态反馈系统的传递函数矩阵包含输入变换的状态反馈系统的传递函数矩阵包含输入变换的线性时不变状态反馈系
6、统闭环传递函包含输入变换的线性时不变状态反馈系统闭环传递函包含输入变换的线性时不变状态反馈系统闭环传递函包含输入变换的线性时不变状态反馈系统闭环传递函数阵的右数阵的右数阵的右数阵的右MFDMFDMFDMFD为:为:为:为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:闭环分母矩阵为:(2)(2)(2)(2)包含输入变换的状态反馈系统的功能包含输入变换的状态反馈系统的功能包含输入变换的状态反馈系统的功能包含输入变换的状态反馈系统的功能 可同时改变分母矩阵的列次系数阵和低次系数阵。可同时改变分母矩阵的列次系数阵和低次系数阵。可同时改变分母矩阵的列次系数阵和低次系数阵。可同时改变分母矩阵的列次系数
7、阵和低次系数阵。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1 1 1 1 问题的提法问题的提法问题的提法问题的提法给定开环系统的传递函数阵给定开环系统的传递函数阵给定开环系统的传递函数阵给定开环系统的传递函数阵 ,D(s)D(s)D(s)D(s)列列列列既约。表既约。表既约。表既约。表 为列次数,设为列次数,设为列次数,设为列次数,设 任意给定任意给定任意给定任意给定n n n n个期望极点个期望极点个期望极点个期望极点 ,二二 极点配置的复频域综合极点配置的复频域综合确定输入变换阵确定输入变换阵确定输入变换阵确定输入变换阵H
8、H H H和状态反馈阵和状态反馈阵和状态反馈阵和状态反馈阵K K K K,使成立,使成立,使成立,使成立篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2 极点配置的基本结论极点配置的基本结论对包含输入变换的线性时不变状态反馈系统,受控对包含输入变换的线性时不变状态反馈系统,受控对包含输入变换的线性时不变状态反馈系统,受控对包含输入变换的线性时不变状态反馈系统,受控 系统由严真不可简约右系统由严真不可简约右系统由严真不可简约右系统由严真不可简约右MFD MFD MFD MFD 表征,表征,表征,表征,若取若取若取若取期望特征多项式
9、表示为期望特征多项式表示为期望特征多项式表示为期望特征多项式表示为则状态反馈系统可实现期望极点配置则状态反馈系统可实现期望极点配置则状态反馈系统可实现期望极点配置则状态反馈系统可实现期望极点配置篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2 2 2 算法步骤算法步骤算法步骤算法步骤第第第第1 1 1 1步:对给定步:对给定步:对给定步:对给定D(s),D(s),D(s),D(s),求出求出求出求出第第第第2 2 2 2步:将步:将步:将步:将 进一步表示为:进一步表示为:进一步表示为:进一步表示为:第第第第3 3 3 3步:取
10、步:取步:取步:取构造构造篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第第第第4 4 4 4步步步步:令令令令 于是,可求出:于是,可求出:于是,可求出:于是,可求出:其中其中其中其中 7.2 7.2 极点配置问题的极点配置问题的观测器观测器-控制器形补偿器的综合控制器形补偿器的综合一一 问题的提法问题的提法构造补偿器,使满足构造补偿器,使满足 给定线性时不变受控系统给定线性时不变受控系统,由由严真严真传递函数矩阵传递函数矩阵 表征,表征,D(s)D(s)列既约列既约。任意给定任意给定n n个期望极点个期望极点 ,期望闭环特征多项
11、式为期望闭环特征多项式为:1 1 闭环控制系统满足期望极点配置闭环控制系统满足期望极点配置2 2 补偿器满足物理可实现性补偿器满足物理可实现性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二二二二 观测器观测器观测器观测器-控制器型反馈极点配置的原理性综合控制器型反馈极点配置的原理性综合控制器型反馈极点配置的原理性综合控制器型反馈极点配置的原理性综合1 1 1 1 期望闭环分母矩阵期望闭环分母矩阵期望闭环分母矩阵期望闭环分母矩阵给定期望极点给定期望极点给定期望极点给定期望极点,则期望特征多项式为:则期望特征多项式为:则期望特征多项式
12、为:则期望特征多项式为:则期望闭环分母矩阵则期望闭环分母矩阵则期望闭环分母矩阵则期望闭环分母矩阵 为为为为:2 2 状态反馈阵状态反馈阵M(s)M(s)给定线性时不变受控系统不可简约严真右给定线性时不变受控系统不可简约严真右MFDMFD ,D(s)D(s)列既约列既约,如图所示。如图所示。取取pppp状态反馈阵状态反馈阵M(s)M(s)为:为:则可使对应状态反馈系统实现任意期望闭环极点组的配置。则可使对应状态反馈系统实现任意期望闭环极点组的配置。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三三三三 观测器观测器观测器观测器-控制器
13、型反馈极点配置的可实现性综合控制器型反馈极点配置的可实现性综合控制器型反馈极点配置的可实现性综合控制器型反馈极点配置的可实现性综合1 1 1 1 物理可实现输出输入反馈系统物理可实现输出输入反馈系统物理可实现输出输入反馈系统物理可实现输出输入反馈系统 按期望极点配置综合导出的状态反馈系统按期望极点配置综合导出的状态反馈系统按期望极点配置综合导出的状态反馈系统按期望极点配置综合导出的状态反馈系统 ,其控制功,其控制功,其控制功,其控制功能等价的结构物理可实现输出输入反馈系统能等价的结构物理可实现输出输入反馈系统能等价的结构物理可实现输出输入反馈系统能等价的结构物理可实现输出输入反馈系统 如图所示
14、。如图所示。如图所示。如图所示。+输出输入反馈系统输出输入反馈系统输出输入反馈系统输出输入反馈系统 结构图结构图结构图结构图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2 2 2 以形式以形式以形式以形式MFDMFDMFDMFD表征补偿器表征补偿器表征补偿器表征补偿器 对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统 ,引入,引入,引入,引入pppppppp待定可逆矩阵待定可逆矩阵待定可逆矩阵待定可逆矩阵T(s),T(s),
15、T(s),T(s),+则在控制功能等价前提下,导出以下输出输入反馈系统则在控制功能等价前提下,导出以下输出输入反馈系统则在控制功能等价前提下,导出以下输出输入反馈系统则在控制功能等价前提下,导出以下输出输入反馈系统以形式以形式以形式以形式MFDMFDMFDMFD表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3 3 3 3 以真正以真正以真正以真正MFDMFDMFDMFD表征补偿器表征补偿器表征补偿器表征补偿器 对上述得到的
16、线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统对上述得到的线性时不变输出输入反馈系统 ,+引入:引入:引入:引入:以真正以真正以真正以真正MFDMFDMFDMFD表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统表征补偿器的输出输入反馈系统则:则:则:则:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4 4 4 4 构造真构造真构造真构造真MFDMFDMFDMFD表征的补偿器表征的补偿器表征的补偿器表征的补偿器 对按期望极点配置得到的以真正对按
17、期望极点配置得到的以真正对按期望极点配置得到的以真正对按期望极点配置得到的以真正MFDMFDMFDMFD表征补偿器的线性时表征补偿器的线性时表征补偿器的线性时表征补偿器的线性时不变输出输入反馈系统不变输出输入反馈系统不变输出输入反馈系统不变输出输入反馈系统 ,表示,表示,表示,表示观测器的期望极点观测器的期望极点观测器的期望极点观测器的期望极点期望特征多项式为:期望特征多项式为:期望特征多项式为:期望特征多项式为:篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的,因此,篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统若取若取若取若取则有:则有:则有:则有:四四 综合观测器综合观测器-控制器
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