第五章基于狀態(tài)空間模型的數(shù)字控制器設(shè)計(jì)

第五章基于狀態(tài)空間模型的數(shù)字控制器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的：在已知被控對(duì)象的狀態(tài)空間模型的前提下，可按極點(diǎn)配置來設(shè)計(jì)控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)既有克服擾動(dòng)的能力，又有跟蹤給定值的能力?？刂破鹘M成：?狀態(tài)觀測(cè)器?控制規(guī)律§5-1按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制規(guī)律設(shè)：連續(xù)控制對(duì)象的狀態(tài)方程相應(yīng)的離散狀態(tài)方程假設(shè)控制規(guī)律是線性狀態(tài)反饋閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)方程閉環(huán)特征方程設(shè)計(jì)反饋控制規(guī)律L，使得閉環(huán)系統(tǒng)具有所需要的極點(diǎn)配置。閉環(huán)控制極點(diǎn)：求得閉環(huán)特征方程為：反饋控制矩陣L應(yīng)滿足方程：狀態(tài)完全可控的充要條件是：系統(tǒng)滿足秩的要求，L就有唯一的解。例：設(shè)被控對(duì)象完全能控，且對(duì)象離散狀態(tài)方程為：

假設(shè)采樣周期T=0.1s,要求閉環(huán)系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能相當(dāng)于阻尼系數(shù)ξ=0.5

和無阻尼自然振蕩頻率ωn=3.6的二階連續(xù)系統(tǒng)，用極點(diǎn)配置的方法設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制規(guī)律L。解：根據(jù)已知ξ和ωn，求S平面的極點(diǎn)特征方程：設(shè)狀態(tài)反饋矩陣§5-2按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)觀測(cè)器觀測(cè)器的設(shè)計(jì)思想：根據(jù)能夠測(cè)量的系統(tǒng)輸出量和輸入量，重構(gòu)出全部狀態(tài)。預(yù)測(cè)觀測(cè)器、現(xiàn)時(shí)觀測(cè)器和降階觀測(cè)器。預(yù)測(cè)觀測(cè)器：在求現(xiàn)時(shí)重構(gòu)狀態(tài)時(shí)，只用到前一時(shí)刻的輸出量的測(cè)量值。現(xiàn)時(shí)觀測(cè)器：在求現(xiàn)時(shí)重構(gòu)狀態(tài)時(shí)，用到現(xiàn)時(shí)刻的輸出量的測(cè)量值。降階觀測(cè)器：根據(jù)系統(tǒng)可測(cè)狀態(tài)，重構(gòu)出其余那些不能測(cè)量的狀態(tài)。把原狀態(tài)向量分成兩部分：原控制對(duì)象分塊控制對(duì)象降階觀測(cè)器的特征方程§5-3按極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)控制器控制器的設(shè)計(jì)分兩步：第一步：(r(k)=0）設(shè)計(jì)觀測(cè)器和控制規(guī)律第二步：加入給定值(r(k)≠0)引入積分控制器，使系統(tǒng)具有滿意的跟蹤性能及穩(wěn)態(tài)精度。設(shè)：被控對(duì)象的離散狀態(tài)方程為設(shè)計(jì)引入積分作用控制器設(shè)：r(k)=0，擾動(dòng)為階躍擾動(dòng)V(k)為階躍函數(shù)，令：利用極點(diǎn)配置的方法對(duì)上式設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制規(guī)律為：按極點(diǎn)配