第1章系统的状态空间法.ppt

绪论2、现代控制理论时期（二十世纪50~70年代）4、最优估计四、本课程主要内容五、参考书第1章控制系统的状态空间表达式1.1概述1.2.1基本概念6、输出方程：输出变量与输入变量及状态变量的关系式。1.2.2控制系统状态空间表达式1.2.2控制系统状态空间表达式1.2.2控制系统状态空间表达式1.2.2控制系统状态空间表达式1.2.3控制系统状态空间的一般表达式1.2.4线性系统状态空间表达式的模拟结构图和
信号流图例：线性系统的状态方程为x1x2=x11.3状态空间表达式的建立1.3.1由系统方框图建立状态空间表达式1.3.1由系统方框图建立状态空间表达式1.3.1由系统方框图建立状态空间表达式1.3.1由系统方框图建立状态空间表达式1.3.2由系统的工作机理建立状态空间表达式1.3.2由系统的工作机理建立状态空间表达式1.3.2由系统的工作机理建立状态空间表达式1.3.3由系统的微分方程建立状态空间表达式1.3.3由系统的微分方程建立状态空间表达式y=x12、输入函数包含导数项时2、输入函数包含导数项时2、输入函数包含导数项时2、输入函数包含导数项时2、输入函数包含导数项时解：c0=0作业：
1-1试求系统的模拟结构图，并建立状态空间表达式。1-3试建立图中所示的机械旋转运动的状态空间表
达式。设转动惯量为J。1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式例：已知系统传递函数为：x1
x2
x31.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式2、G(S)特征方程有相重极点1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式1.3.4由系统传递函数建立状态空间表达式例：已知系统传递函数为：G(S)=k3=Lim(S+3)G(S)作业1.4状态方程的线性变换1.4.2系统的特征值|I–A|1.4.3化状态方程为对角线标准形X=P–1X证明：例：试将状态方程|I–A|同理，将2=–2、3=–3分别代入~1.4.4化状态方程为约当标准形~1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形1.4.4化状态方程为约当标准形rank[2I–A]=2，独立的特征矢量只有一个。作业1.5系统的传递函数阵1.5.1传递函数阵的概念1.5.2闭环系统的传递函数阵1.5.3由状态空间表达式求传递函数阵例：已知系统的状态空间表达式为G(S)=1.5.4传递函数阵的不变性1.5.5组合系统的状态空间表达式与传递函数阵·传递函数阵：1.5.5组合系统的状态空间表达式与传递函数阵1.5.5组合系统的状态空间表达式与传递函数阵2、子系统的串联联结2、子系统的串联联结3、子系统的反馈联结3、子系统的反馈联结y2=1.6离散系统的状态空间表达式1.7时变系统和非线性系统的状态空间表达式