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《现代控制理论》俞立 1-6章最完整版答案.pdf

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《现代控制理论》第6 章习题解答 6.1 分析开环状态估计方案的误差动态特性。(说明开环形式的观测器其误差的衰减是不变 的,而闭环形式的观测器其误差的衰减是可以改变的)。 答:针对线性时不变系统 x Ax Bu   y Cx  (1) 开环形式的观测器:x Ax Bu 误差动态方程为 e x x Ae 其初始误差e(0) 的时间响应为 e(t) eAt e(0) 误差的衰减是由系统模型的状态矩阵决定的,无法改变。 (2) 闭环形式的观测器:x Ax Bu L(y Cx) (A LC )x Bu Ly 误差动态方程为 e x x Ax Bu (A LC)x Bu Ly (A LC)e 其初始误差e(0) 的时间响应为 e(t) e(ALC )t e(0) 误差的衰减由 决定,其中 、 由系统模型确定,而观测器增益矩阵 由设计者决 A LC A C L 定,所以误差的衰减是可以改变的。 6.2 为什么要构建状态观测器?画出全维状态观测器的系统结构图。写出状态观测器的状态 方程。 答: 构建状态观测器的原因: (1)在许多实际系统中,系统的状态变量并非都是物理量,从而这些状态变量未必都可以 直接测量得到。 (2 )即使状态变量是物理量,可以通过传感器测量得到,但要直接测量所有的信号一方面 会造成系统成本的提高,另一方面,大量传感器的引入会使系统可靠性降低。 状态观测器的模型为 x Ax Bu L (y y ) (A LC )x Bu Ly 其中, 是观测器的 维状态, 是一个 维的待定矩阵。 x n L n p 全维状态观测器的系统结构图为: x y B  C  A u  x y B  C    A L 6.3 存在龙伯格状态观测器的条件是什么?龙伯格状态观测器中的增益矩阵 的行数和列 L
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