現(xiàn)代控制理論答案市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第五章主要內(nèi)容：§5—1線性反饋控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及其特征主要知識點:1、狀態(tài)反饋、輸出反饋基本概念；2、三種反饋控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和特點；3、閉環(huán)系統(tǒng)能控性和能觀性?！?—2極點配置問題

主要知識點:1、極點配置基本概念；

2、極點任意配置條件；3、極點配置設(shè)計方法。第1頁§5—3系統(tǒng)鎮(zhèn)靜問題主要知識點:1、系統(tǒng)能鎮(zhèn)靜基本概念;2、閉環(huán)控制系統(tǒng)能鎮(zhèn)靜條件?！?—4系統(tǒng)解耦問題主要知識點:1、什么是解耦問題；2、解耦結(jié)構(gòu)形式；3、狀態(tài)反饋解耦結(jié)構(gòu)；4、狀態(tài)反饋能解耦條件；5、狀態(tài)反饋解耦設(shè)計。第2頁§5—5狀態(tài)觀察器主要知識點:1、狀態(tài)觀察器、全維觀察器、降維觀察器基本概念;2、觀察器存在條件；3、全維觀察器設(shè)計。§5—6利用狀態(tài)觀察器實現(xiàn)實狀況態(tài)反饋系統(tǒng)

主要知識點:1、利用狀態(tài)觀察器實現(xiàn)實狀況態(tài)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；2、主要特點（極點分離特征、等價性）；3、利用狀態(tài)觀察器實現(xiàn)實狀況態(tài)反饋系統(tǒng)設(shè)計。（觀察器反饋矩陣設(shè)計+狀態(tài)反饋矩陣設(shè)計）第3頁【習題5－2】設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)方程為【解】第一步：判斷能控性試設(shè)計一狀態(tài)反饋陣將其極點配置為滿秩，狀態(tài)反饋可實現(xiàn)極點任意配置。第二步：化為能控標準I型第4頁能控標準I型為：第三步：求出加入狀態(tài)反饋矩陣后閉環(huán)特征多項式第5頁第四步：求出期望閉環(huán)特征多項式第6頁第四步：比較和求出反饋矩陣第五步：反變換到原狀態(tài)變量下第7頁【習題5－3】有系統(tǒng)（1）畫出模擬結(jié)構(gòu)圖；（2）若動態(tài)性能不滿足要求，可否任意配置極點；（3）若指定極點為-3，-3，求狀態(tài)反饋矩陣?！窘狻浚?）系統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)圖以下第8頁滿秩，狀態(tài)反饋可實現(xiàn)極點任意配置。設(shè)狀態(tài)反饋矩陣為（2）判斷狀態(tài)反饋可否任意配置極點；（3）若指定極點為-3，-3，求狀態(tài)反饋矩陣。加入狀態(tài)反饋矩陣后系統(tǒng)矩陣為閉環(huán)系統(tǒng)特征多項式：第9頁比較和求出反饋矩陣反饋矩陣為期望閉環(huán)特征多項式第10頁【習題5－4】有系統(tǒng)傳遞函數(shù)為試問可否利用狀態(tài)反饋將其傳遞函數(shù)變?yōu)槿粲锌赡?，試求狀態(tài)反饋矩陣，并畫出模擬結(jié)構(gòu)圖?！窘狻恳驗橄到y(tǒng)傳遞函數(shù)不存在零極點對消情況，系統(tǒng)能控且能觀，狀態(tài)反饋能實現(xiàn)極點任意配置，可其傳遞函數(shù)變?yōu)椋呵蚁喈斢陂]環(huán)極點配置為：-2，-2，-3第11頁系統(tǒng)能控標準I型為：加入狀態(tài)反饋矩陣后閉環(huán)特征多項式第12頁期望閉環(huán)特征多項式比較和求出反饋矩陣所求狀態(tài)反饋矩陣為閉環(huán)系統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)圖以下：第13頁反饋矩陣K輸出矩陣C第14頁【習題5－5】試判斷以下系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋能否鎮(zhèn)靜【解】系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋能否鎮(zhèn)靜充要條件是：不能控子系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定。系統(tǒng)是能控且能觀，所以系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋能鎮(zhèn)靜第15頁【解】系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋能否鎮(zhèn)靜充要條件是：不能控子系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定。該狀態(tài)空間表示式是約旦標準型，利用約旦標準型能控性判據(jù)可知以下狀態(tài)是不能控：因其特征值均為負值，所以是漸近穩(wěn)定。故系統(tǒng)經(jīng)過狀態(tài)反饋能否鎮(zhèn)靜第16頁【習題5－7】設(shè)計一個前饋賠償器，使系統(tǒng)解耦，且解耦后系統(tǒng)極點為-1，-1，-2，-2【解】系統(tǒng)傳遞函數(shù)陣是非奇異，能夠用前饋賠償器實現(xiàn)解耦，設(shè)解耦后系統(tǒng)傳遞函數(shù)為第17頁則賠償器傳遞函數(shù)矩陣為：第18頁【習題5－8】已知系統(tǒng)（1）判別系統(tǒng)能否利用狀態(tài)反饋實現(xiàn)解耦（2）設(shè)計狀態(tài)反饋使系統(tǒng)解耦，且極點為-1，-2，-3?！窘狻浚?）計算di第19頁計算幾個矩陣不能用狀態(tài)反饋實現(xiàn)解耦（2）無法設(shè)計狀態(tài)反饋使系統(tǒng)解耦，并使極點為-1，-2，-3。第20頁【習題5－10】已知受控系統(tǒng)狀態(tài)空間表示式為試設(shè)計觀察器，使觀察器極點為【解】觀察器期望特征多項式觀察器特征多項式：比較和求出反饋矩陣第21頁觀察器方程為：第22頁【習題5－11】已知系統(tǒng)狀態(tài)空間表示式為設(shè)狀態(tài)變量不能測取，設(shè)計全維和降維觀察器，使觀察器極點為-3，-3?！窘狻坑^察器期望特征多項式觀察器特征多項式：第23頁比較和求出反饋矩陣全維觀察器方程為：求降維觀察器：令則狀態(tài)空間表示式變換為第24頁降維觀察器方程為即有：特征多項式為期望特征多項式為所以：第25頁故降維觀察器方程為第26頁【習題5－13】設(shè)受控對象傳遞函數(shù)為（1）設(shè)計狀態(tài)反饋矩陣，使閉環(huán)系統(tǒng)極