基于matlab的控制系统状态空间描述.docx
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基于matlab的控制系统状态空间描述利用matlab求解系统响应利用matlab进行可控性和可观性的分析
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第2章-控制系统的状态空间描述.ppt
在输入参数中，描述常微分方程规定用字符D代表对独立变量的导数（因此，用户所定义的字符变量不应含有字符D），例如若t为独立变量，y为t的函数，则Dy代表dy/dt，D2y代表 ，D3y代表 ,…；初始条件可采用形如‘y(a)=b’或’Dy(a)=b’的字符（串）表达式给出。S为返回的存放符号微分方程解的构架数组。 3.基于状态空间模型的时域响应分析 MATLAB Control System Toolbox 提供了连续系统单位阶跃响应计算函数step( )、单位脉冲响应计算函数impulse()、
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ch1控制系统的状态空间描述–3至4节.ppt
状态空间表达式： 1）一个n维系统的 方阵A，有且仅有 n 个独立的特征值。 1）先求出系统矩阵A的所有特征值。 1）先求出系统矩阵A的所有特征值。 5、状态方程化为约当标准型的步骤： 2）对于每个特征值，计算其特征向量，对于重特征值，还要计算其广义特征向量。并由此组成非奇异变换阵Q。 3）由变换矩阵Q和矩阵A，B，C求出 ，其中约当矩阵 可以由特征值直接写出，只需求出 即可。 [例]： 线性定常系统状态空间表达式为： 将此化为约当标准型. * 第三节 传递函数矩阵 一、传递函数阵的引
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控制系统的状态空间描述.pptx
第一章控制系统的状态空间描述1.1状态向量与状态空间一、状态的定义1、定义所谓系统状态，是指在描述对象运动的所有变量中，必定可以找到数目最小的一组变量，它们足以描述对象的全部运动。状态变量:该变量组中的每个变量称为状态变量。2、有关定义的两点说明1）足以描述系统全部运动的含义：只要确定了这组变量在某一初始时刻的值，并且确定了从这一初始时刻起（）的输入量函数，则对象的全部变量在此刻和（）的运动都唯一确定了。
2）数目最小的含义：是指这个变量组中的每个变量都是相互独立的。二、状态向量若一个系统有n个状态变量：，用这n个状态变量作为分量所构成的向量，就称为该系统的状态向量，用表示。
三、状态空间状态
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ch1控制系统的状态空间描述-3至4节.ppt
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线性控制系统的状态空间描述.doc
第3章 (线性控制系统的)状态解
§3.1 线性连续系统的状态方程的解
1.无时的状态解、矩阵指数
对
(3.1)
设有解
, (3.2)
与同维(),
代左右
比左右
,
令t = 0, 得
,
因此
.
记成
. (3.3)
故解
. (3.4)
对
有
.
的求法:
(1)级数定义法
.
例3.1求的状态解.
解 令, 则
；
代得
故
.
(2)拉普拉斯反变换法
作
,
,
.
, (3.5)
例3.2 用拉氏法求上例的状态解.
解 由得
,
,
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控制系统的状态空间描述.ppt
系统特征方程和特征值的不变性系统的状态空问表达式为系统的特征方程为上式的根就是系统的特征值。而同一系统经线性非奇异变换之后为123线性变换的基本性质它的特征方程为定义状态变量:写成矩阵形式的状态空间表达式由传递函数建立状态空间表达式：01直接分解法单输入单输出线性定常系统传递函数：02输出为：令：的L氏反变换，则系统的状态空间分别表示表达式为：则有：令：例考虑系统试写出其能控标准型状态空间表达式。则状态空间表达式为：选择状态变量：极点两两相异时其中：令：(2)并联分解法则有：则有：系统的矩阵式表达：传递函数含重实极点时设n阶严格有理真分式传递函数为当传递函数含重实极点时，不失一般性，假设其中，
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现代控制理论课件：控制系统的状态空间描述.pptx
2.1状态空间表达式2.2传递函数与传递函数阵2.3系统状态状态空间表达式的建立2.4线性变换2.5离散时间系统的从状态空间表达式控制系统的状态空间描述
2.1状态空间表达式2.1.1状态、状态变量和状态空间2.1.2状态空间表达式2.1.3状态变量的选取2.1.4状态空间表达式的系统结构图和模拟结构图
2.1.1状态、状态变量和状态空间1、状态——将和视为一组信息量，则这样一组信息量就称为状态。（可以是物理的也可以是非物理的。）2、状态变量——系统的状态变量就是确定系统状态的一组最小变量。完全描述：如果知道这些变量在任意初始时刻的值以及时的系统输入，则能完整地确定系统在时刻的状态。以RLC电
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现代控制理论基础控制系统的状态空间描述.pptx
现代控制理论基础控制系统的状态空间描述2024-01-24
绪论控制系统的状态空间描述线性定常连续系统的状态空间分析线性时变连续系统的状态空间分析离散时间系统的状态空间分析非线性系统的状态空间分析
绪论01
以传递函数为基础，主要研究单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题。经典控制理论阶段现代控制理论阶段智能控制理论阶段以状态空间法为基础，研究多输入多输出、时变、非线性等复杂系统的分析和设计问题。引入人工智能、神经网络等先进技术，实现对复杂系统的自适应、自学习控制。030201控制理论的发展历程
特点以状态空间法为基础，适用于多输入多输出、时变、非线性等复杂系统；强调系统的内部结构和状态变量
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控制系统的状态空间描述状态空间描述是线性系统理论乃至.ppt
状态空间描述是线性系统理论，乃至现代控制理
论中，最基本又最重要的内容之一。本章只重点介
绍和讨论建立单输入-单输出线性定常系统状态空间
描述的一些主要方法及相关问题，一是因为所讨论
的方法具有代表性，二是这类系统在工业中目前仍
占有很大比例。
本章主要内容
l第一节状态空间描述的基本定义及一般形式
l第二节根据系统机理建立状态空间表达式
l第三节由系统微分方程式转换为状态空间表达式
l第四节由系统传递函数转变为状态空间表达式
l第五节由系统的结构图建立状态空间表达式
l第六节由状态空间描述转换成传递函数描述
l第七节离散控制系统的状态空间描述
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第一节状态空间描述的基本定义及一般形式
一、
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(第二讲)第二控制系统的状态空间描述分析.ppt
现代控制理论 参考资料 教材： 《现代控制理论》（第三版），刘豹主编，机械工业出版社 参考书： 《现代控制理论基础》 （机械类），何钺，西安交通大学 《现代控制系统（英文版）（第12版）》， Richard C. Dorf, Robert H. Bishop，电子工业出版社 《现代控制工程（第5版）》， Katsuhiko Ogata，电子工业出版社 本章学习简介 本章讨论动态系统的状态空间描述。 主要介绍状态空间分析中 状态空间模型的建立、 状态空间模型的线性变换、 离散时间动态系统的状态空间模型、 基于Matlab的控制模型的建立与变换问题的程序设计与计算(时间允许的话) 目的：建立起状态
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╲〞控制系统的状态空间描述╲〞习题解答.doc
第2章 “控制系统的状态空间描述”，输出为，试自选状态变量并列写出其状态空间表达式。
图P2.1
解 此题可采样机理分析法，首先根据电路定律列写微分方程，再选择状态变量，求得相应的系统状态空间表达式。也可以先由电路图求得系统传递函数，再由传递函数求得系统状态空间表达式。这里采样机理分析法。
设两端电压为，两端的电压为，则
(1)
(2)
选择状态变量为，，由式(1)和(2)得：
状态空间表达式为：
即:
2.2 建立图P22所示系统的状态空间表达式。
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第一章控制系统的状态空间描述.ppt
（5 ）取泛函 （4 ）放大器 第一章 控制系统的状态空间描述 1.1 基本概念 系统状态： 为了确定系统的动态行为所必要与充分的信息集合。 ?人为确定的：借助系统状态可以完成系统的求解、分析、控制等工作。 ?确定原则：已知t0时刻系统状态及t?t0时刻输入，可完全确定t?t0 时刻系统的行为。 ? 何为系统的动态行为？ ?“完全”：能反映系统的全部状况。 状态变量： 表示系统状态某一方面信息的最小一组变量， 且满足： 1）当t=t0时，x1(t0),x2(t0),…,xn(t0)能确定 系统的初始状态； 2）当t?t0时的输入和初始状态确定后，这组变量 可完全反映出t?
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第2章 控制系统的状态空间描述 《现代控制理论基础》李先允课件.ppt
在输入参数中，描述常微分方程规定用字符D代表对独立变量的导数（因此，用户所定义的字符变量不应含有字符D），例如若t为独立变量，y为t的函数，则Dy代表dy/dt，D2y代表 ，D3y代表 ,…；初始条件可采用形如‘y(a)=b’或’Dy(a)=b’的字符（串）表达式给出。S为返回的存放符号微分方程解的构架数组。 3.基于状态空间模型的时域响应分析 MATLAB Control System Toolbox 提供了连续系统单位阶跃响应计算函数step( )、单位脉冲响应计算函数impulse()、
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《MATLAB Simulink与控制系统仿真（第3版）》的课件 第10章 线性系统状态空间设计.ppt
《MATLAB/Simulink与控制系统仿真（第3版）》 10.1 引言 10.2 状态反馈与极点配置 10.3 状态观测器 10.4 综合实例及MATLAB/Simulink应用 习题 第10章 线性系统状态空间设计 内容提要 状态空间法适用于多输入多输出（MIMO）系统，它根据给定的性能指标设计系统，而不必根据特定的输入函数（脉冲函数、阶跃函数）进行设计，同时还可以包含初始条件，且状态空间法还可用于非线性控制系统与时变系统的设计，如最优控制系统、自适应控制系统。 通过本章的学习，读者可对线性系统状态空间设计的理论和方法有全面的认识，并熟练使用MATLAB/Simulink进行