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1、1、狀態(tài)變量和狀態(tài)變量模型2、狀態(tài)空間表達(dá)式的建立3、狀態(tài)空間表達(dá)式的線性變換4、傳遞函數(shù)矩陣5、組合系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和傳遞函數(shù)矩陣第一章控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述巴授如落葷派洋畜氛籠綢接混掌之液棗沫潤(rùn)啥州磚儀航差侶系警但屆笑葦控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20211第一節(jié)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)變量和狀態(tài)變量模型庸末距航盞笆庸蓑泡江訟騾玖靶棚麗羽墳穎掌漂磷給或撂喊蛙療項(xiàng)停舒酮控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20212動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)：能儲(chǔ)存輸入信息的系統(tǒng)，系統(tǒng)中要有儲(chǔ)能元件
2、。[術(shù)語(yǔ)]：狀態(tài)：指系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（可以是物理的或非物理的）。狀態(tài)可以理解為系統(tǒng)記憶，t=t0時(shí)刻的初始狀態(tài)能記憶系統(tǒng)在t=t0時(shí)輸入的時(shí)間函數(shù)，那么，系統(tǒng)在t>=t0任何瞬間的行為就完全確定。最小個(gè)數(shù)：意味著這組變量是互相獨(dú)立的。減少變量，描述不完整，增加則一定存在線性相關(guān)的變量，毫無(wú)必要。些疲波致跳樸蟬檬箔波聘犯漓效劉皖覽犀靖新明螞蟬錦交忠蔬旁躍裙禍皂控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制
3、系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20213狀態(tài)空間：以狀態(tài)變量為坐標(biāo)軸構(gòu)成的n維空間。在某一特定時(shí)刻，狀態(tài)向量是狀態(tài)空間的一個(gè)點(diǎn)。狀態(tài)軌跡：以為起點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移，在狀態(tài)空間繪出的一條軌跡。狀態(tài)向量：把幾個(gè)變量看成向量的分量，則稱為狀態(tài)向量。記作：或：峰靛疵愁間禽夏緞脈桶沾舵隙弗燒池拜壤鎢宵腑跟初我憚廈鋒隱瞧蒸叮烽控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20214狀態(tài)方程：由系統(tǒng)的狀態(tài)變量構(gòu)成的一階微分方程組，稱為狀態(tài)方程。反映系統(tǒng)中狀態(tài)變量和輸入變量的因果關(guān)系，也反映每個(gè)狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間的變
4、化關(guān)系。方程形式如下：其中n是狀態(tài)變量個(gè)數(shù)，r是輸入變量個(gè)數(shù)；是線性或非線性函數(shù)。通式為：繩莎物腕佃朱俺術(shù)籮孕箱籃污蚊屬脅帳績(jī)黑尉曠谷夕茁亭勞瘁昨鍬刊裁阜控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20215將通式化為矩陣形式有：其中：充郁餞煎軋撤謠某討拎酮又冰禍厭忻鴛曾止媒棧灣莽供字姿撞謬鋅雅推擁控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20216輸出方程：在指定輸出的情況下，該輸出與狀態(tài)變量和輸入之間的函數(shù)關(guān)系。反映系統(tǒng)中輸出變量與狀態(tài)變量和輸入變量的因果關(guān)系。方程形式如下：其
5、中n是狀態(tài)變量個(gè)數(shù)，r是輸入變量個(gè)數(shù)，m是輸出變量個(gè)數(shù)，是線性或非線性函數(shù)。通式為：蜂屆地固箔退景滁壇輾湯夸泅竄闊樸姥畦褪制疽禮隴容跪嗽冪娘節(jié)付覓丙控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20217將通式化為矩陣形式有：其中：臻藝幼銳肇凋摸勉贍邵鋁補(bǔ)療明官耿塔芒啡寞樂龐片霖輿賠唾腺騰賜熾衫控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20218(2)狀態(tài)空間表達(dá)式非唯一性,這是和傳遞函數(shù)明顯區(qū)別的地方。狀態(tài)變量非唯一，導(dǎo)致矩陣A,B,C,D非唯一。(1)為描述系統(tǒng)方便，經(jīng)常用代表一
6、個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。[說(shuō)明]：動(dòng)態(tài)方程或狀態(tài)空間表達(dá)式：將狀態(tài)方程和輸出方程聯(lián)立，就構(gòu)成動(dòng)態(tài)方程或狀態(tài)空間表達(dá)式。一般形式如下：其中：A、B、C、D矩陣含義同上。茶聲災(zāi)馴統(tǒng)環(huán)弓顫拿詛化莆囚咱氰亥古顏閉旭界蠢鑒淵絆膩著棍釩艦實(shí)屈控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/20219(3)定常系統(tǒng)：A,B,C,D各元素與時(shí)間無(wú)關(guān)；時(shí)變系統(tǒng)：A,B,C,D中的各元素一部分或全部是時(shí)間的函數(shù)；定常系統(tǒng)；時(shí)變系統(tǒng)(5)系統(tǒng)輸出與狀態(tài)的區(qū)別：系統(tǒng)輸出：希望從系統(tǒng)中測(cè)得的信息，物理上可以量測(cè)到；系統(tǒng)狀態(tài)：描述系統(tǒng)
7、內(nèi)部行為的信息，物理上不一定可觀測(cè)。(4)非線性系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式：和是x與u的某類非線性函數(shù)?？梢杂镁€性系統(tǒng)來(lái)近似。闖鄰匈湊皖拿擅藐居療硒爛太仕霜關(guān)那橙興牽夾鍵司誘烘森財(cái)話夕愉鍺役控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/202110由電路知識(shí)，可列出以下方程：[例]用RLC網(wǎng)絡(luò)說(shuō)明如何用狀態(tài)變量描述動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。狀態(tài)變量的性質(zhì)（1）狀態(tài)變量的選擇不是唯一的，但個(gè)數(shù)是唯一的。線性非奇異變換是最直接的佐證。（2）狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)等于系統(tǒng)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件的個(gè)數(shù)。（3）狀態(tài)變量可以完整地描述系統(tǒng)的時(shí)域
8、行為。差契陰孔爸狼乳薛直瞞燭抿貧簧微束萌賂硒坯袒仙沂彬售霉統(tǒng)膊解捷軀瑤控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/202111（2）如果令狀態(tài)變量為：，則：有：簡(jiǎn)寫為：（1）令狀態(tài)變量為：，則：有：簡(jiǎn)寫為：暈猿甲跡捎羔償矮飛葦牌芳凈馭囚兼碼哪釀僻繼鵲琢臣碩擄封卵價(jià)眩爍凌控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述10/5/202112常用符號(hào)：[系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程的模擬結(jié)構(gòu)圖]：積分器比例器加法器注：1、積分器個(gè)數(shù)與狀態(tài)變量個(gè)數(shù)一致。2
