ch5状态反馈和状态观测器-3状态反馈与观测器ppt课件

1、第五节第五节 带有观测器的带有观测器的状态反馈系统状态反馈系统状态观测器的建立，为不能直接量测的状态反馈提供了条件。状态观测器的建立，为不能直接量测的状态反馈提供了条件。 是是x重构状态，阶数小于等于重构状态，阶数小于等于x阶数。系统阶数为阶数。系统阶数为 与与x阶数和阶数和x x B x CAyB xCAy eK xx uK v全维状态观测器全维状态观测器加入加入状态状态反馈反馈带有全维状态观测器的状态反馈系统等价结构图：带有全维状态观测器的状态反馈系统等价结构图：B x CAyB xCCKAe y eK xx uK v1、用观测器的估计状态来设计状态反馈阵，会不会对原来的状、用观测器的估计

2、状态来设计状态反馈阵，会不会对原来的状态反馈系统产生影响？态反馈系统产生影响？2、在状态反馈中加入观测器，会不会影响原系统输入输出特性？、在状态反馈中加入观测器，会不会影响原系统输入输出特性？CxyBuAxx ,加入反馈控制规律：加入反馈控制规律：xKvu CxyBvxBKAxxKvBAxBuAxx ,)(状态反馈部分的状态方程：状态反馈部分的状态方程：BvCxKxCKBKAxKvByKxCKAxeeee )()()(观测器部分的状态方程：观测器部分的状态方程：原系统状态空间描述为：原系统状态空间描述为： )1(0, xxCyvBBxxCKBKACKBKAxxee带有观测器的状态反馈组合系统的

3、状态空间描述为：带有观测器的状态反馈组合系统的状态空间描述为：维数维数2n为分析方便，作如下线性非奇异变换：为分析方便，作如下线性非奇异变换：xxx 状状态态估估计计误误差差为为： xxIIIxxxxxxxnnn0组组成成的的状状态态方方程程为为：和和则则：由由 nnnnnnIIIPIII0P0PP1，则则为为：令令非非奇奇异异变变换换阵阵则经过非奇异变换后的状态空间描述为：则经过非奇异变换后的状态空间描述为： )2(0,00 xxCyvBxxCKABKBKAxxe非奇异变换不改变系统的传递函数阵、特征值和特征多项式。非奇异变换不改变系统的传递函数阵、特征值和特征多项式。 BBKAsICBCK

4、AsIBKBKAsICBAsICsGe11)(0)(0)(0)()( )(det)(det)(0)()(CKAIBKAICKAIBKBKAIAIfee 已知系统的状态空间描述为：已知系统的状态空间描述为： 01,1000,5010 CBA请采用状态观测器实现状态反馈控制，使闭环系统的特请采用状态观测器实现状态反馈控制，使闭环系统的特征值配置在征值配置在07. 707. 71j 21kkK 设状态反馈增益矩阵为：设状态反馈增益矩阵为：写出直接反馈下，闭环系统的特征多项式：写出直接反馈下，闭环系统的特征多项式：12221100)5100()5100(1001| )(|)(kkkkBKAIf 由由

5、可以求得：可以求得：0914. 0, 121 kk10014.14)07. 707. 7)(07. 707. 7()(2* jjf计算期望的特征多项式：计算期望的特征多项式：)()(* ff 21eeekkK设反馈增益矩阵设反馈增益矩阵Ke为：为：全维状态观测器的特征多项式：全维状态观测器的特征多项式：2112215)5(51)()(eeeeeekkkkkCKAIf 为了使观测器的响应速度稍快于系统响应速度，选择观为了使观测器的响应速度稍快于系统响应速度，选择观测器特征值为：测器特征值为：50,5021 202595eK所以状态观测器的反馈矩阵为：所以状态观测器的反馈矩阵为：则状态观测器期望的特征多项式为：则状态观测器期望的特征多项式为：25