文档介绍：第六章计算机控制系统离散域现代控制设计
学习重点说明
计算机控制系统现代域设计主要包括传统的基于状态空间方法描述的各种
现代域设计方法以及人工智能技术的智能控制设计方法。传统的基于状态空间方
法描述的一种比较成熟和简单的方法就是极点配置状态反馈方法。而智能控制的
主要形式则是基于神经网络和模糊逻辑的智能控制方法。针对不同的学时和不同
的知识层次读者,本章学习的基本要求和知识要求点如下:
1 本章学习要求与重点
1) 离散系统可控性与可观性
系统的可控性与可观性是系统状态空间描述的基本特性和系统的内部属性,
对离散系统来说,这些概念虽然与连续系统类似,但也有些特殊问题需要讨论。
(1) 掌握离散系统状态空间模型的可控性和可达性、可观性和可重构性的基本
、可观性和可重构性的区别
以及和连续系统的区别.
(2) 掌握离散系统可控性、
控及可达和可控不可达的条件, 另外应记住,由连续系统采样形成的离散系统,可
控性与可达性是一致的,本书讨论的计算机控制系统都是这种系统,以后就不再
区分可控性与可达性,并一律采用可控性名称.
(3) 由于采样周期是采样系统状态空间模型的重要参数, 采样周期的不同选择
对采样系统可控性和可观性有重要影响,应记住单输入单输出系统,连续系统的可
控可观与采样系统可控可观的关系,如果采样周期选取不当,原连续系统是可控和
可观的,采样后系统可能变为不可控和不可观的.
(4) 要注意掌握可控性、,通常
依可控及可观性系统可分为四个部分,传递函数只反映了即可控又可观部分,不能
反映系统全面状态. 要记住系统脉冲传递函数不能全面反映系统特性的原因是,
系统传递函数中发生了零点和极点相对消的现象.
2) 状态反馈极点配置设计方法
采用状态反馈设计是状态空间设计的基本方法,与适用于单输入单输出
(SISO)系统的经典控制理论相比,取全状态反馈,可以更多地获得和利用系
统的信息,因而容易获得更好的控制效果。确定状态反馈的参数有多种方法,基
于极点配置的设计是最简单的方法。
(1)首先应注意掌握状态反馈的基本结构和基本特性。要清楚地记住通过
全状态反馈可以任意配置闭环系统极点和所应满足的充要条件,但全状态反馈可
能改变闭环系统的可观性,并且不能配置系统零点。
(2)掌握单输入单输出系统全状态反馈的极点配置设计方法。极点配置法
的基本思想是,由系统性能要求确定闭环系统的期望极点位置,然后依据期望的
极点位置确定反馈增益矩阵 K。
对于单输入 n 阶系统可以唯一地确定 n
方程系数匹配方法通过求解,对于一般系统可以使用 Ackermann 公式求解,
Ackermann 公式是建立在可控标准型基础上的一种计算反馈阵 K 的方法,对于高
阶系统,便于用计算机求解。
在使用极点配置法时应注意工程应用时的一些问题。原理上是可以任意配置
极点,使系统有极好的响应,但这必然要有较大的反馈增益,从而带来工程上带
于实现的困难。
3)状态观测器的设计
采用全状态反馈在实际中是困