《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(ALC )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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