文档介绍:研究系统的输入与输出的关系,通称为端口法 。
基本概念与定义
一、状态变量
对于动态系统,在任意时刻,都能与激励一起确定系统全部响应的一组独立完备的变量,称为系统的状态变量。
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信号与系统(郑君里版)(3)
2021/1/14
x1(t),x2(t)符合状态变量的定义,所以它们是一组独立完备的状态变量。
该方程称为该电路的输出方程。
二、状态向量
则此列矩阵x(t)即称为n维状态向量,简称状态向量。
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三、状态与初始状态 
状态变量在某一时刻t0的值,称为系统在t0时刻的状态。
状态变量在t=0-时刻的值称为系统的初始状态或起始状态。X(0-)也称为初始状态向量或起始状态向量。
四、 状态方程
从已知的激励与初始状态,求状态向量的一阶向量微分方程,称为状态方程。
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-x2(t)
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特点:
方程左端都是一个状态变量的一阶导数;
而方程右端则为各状态变量与各激励的线性组合。
矩阵形式:
一阶向量微分方程的形式:
A常称为系统矩阵;
B常称为控制矩阵。
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五、输出方程
写成矩阵形式为
+
称为输出方程
C常称为输出矩阵。
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状态方程与输出方程,共同构成了描述系统特性的完整方程(即数学模型),统称为系统方程。
六、状态变量法
以系统的状态方程与输出方程为研究对象,对系统特性进行系统分析的方法,称为状态变量法。
一般步骤:
(1) 选择系统的状态变量。
(2) 列写系统的状态方程。
(3) 求解状态方程,以得到状态向量。
(4) 列写系统的输出方程。
(5) 将第(3)步求得的状态向量及已知的激励向量,代入第(4)步所列出的输出方程中,即得所求响应向量。
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一、 由电路图直观列写
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网络状态方程的直观列写方法,一般步骤:
(1) 选取电路中所有独立电容电压和独立电感电流作为状态变量。
(2) 必须对每一个独立电容列写出只含此独立电容电压一阶导数在内的节点KCL方程;
对每一个独立电感列写出只含此独立电感电流一阶导数在内的回路KVL方程。
(3) 非状态变量也用激励和状态变量表示出来,然后整理成式所示的矩阵标准形式。
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