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现代控制理论知识点归纳

时间:2022-11-10 20:01:54    下载该word文档
第一章
1、输入-输出描述:通过建立系统输入输出间的数学关系来描述系统特性。含:传递函数、微分程(外部描述)
2、状态空间描述通过建立状态(能够完善描述系统行为的内部变量)和系统输入输出间的数学关系来描述系统行为。
3limgij(s=c,真有理分式c0的常数,严格真有理分式c=0,非真有理分式c=4、输入输出描述局限性:a、非零初始条件无法使用,b、不能揭示全部内部行为。
5、状态变量的选取:an个线性无关的量,b、不唯一,c、输出量可作状态变量,d、输入量不允许做状态变量,e、有时不可测量,f、必须是时间域的。6、求状态空间描述的传递函数矩阵:G(s=C(sI-AB+D7、输入-输出描述——>状态空间描述(中间变量法)
8、化对角规范形的条件:系统矩阵An个特征值λ1λ2,…,λn两两互异,或当系统矩阵An个特征向量线性无关。9x=Ax+Bu
*
*
*
-1
x=Ax+BuA=PAPB=PBx=Pxx=P-1xu=u
-1
-1
-1
*
10、代数重数σi:同为λi的特征值的个数,也为所有属于λi的约当小块的阶数之和。几何重数αiλi对应的约当小块个数,也是λi对应线性相关特征向量个数。11、组合系统状态空间描述:
*
x1A10x1B1u
*N
x0A2x2B2
a、并联:2G(sGi(s
i1x1
yC1C2x[D1D2]u2

*
x1A10x1B1u
*xB2C1A2x2B2D1
b、串联:2G(sGN(sGN1(s...G1(s
x1yD2C1C2xD2D1u2
c、反馈:G(sG1(s[IG2(sG1(s]第二章
1、求eAt:a、化对角线线规范形法,b、拉普拉斯法2、由第三章
1、能控性:如果存在一个不受约束的控制作用u(t在有限时间间隔t0-tf内,能使系统从任意初
1
x=Ax+Buy=Cx+Dux(t=eAtx0+eA(t-Bu(d,(t0
*

始状态x(t0转移到任意预期的终端状态x(tf,则称状态x(t0是能控的,若系统的所有状态x(t0都是能控的,则称系统是状态完全能控的。
2能观性:如果在有限时间间隔t0-tf内取得的输出y(t的量测值,能够确定系统的初始状态x(t0的每一个分量,则称t0时刻的初始状态x(to是能观测的,若系统任意t0时刻的初始状态均能观,x(t完全能观测。
3、系统的动态方程与传递函数想必有何优越?系统动态方程和传递函数都是控制系统两种经常使用的数学模型,动态方程不但体现了系统输入输出的关系,而且还清楚地表达了系统内部状态变量的关系。两者相比传递函数只体现了系统输入输出的关系。4、能控性判据:a、秩判据b、对角线规范形判据c、约当规范形判据
a、秩判据:线性定常系统完全能控的充分必要条件是rank[B|AB||AB]=nn为系统阶次,Qc=[B|AB||AB]为系统的能控性判别矩阵b、对角线规范形判据:c、约当规范形判据:
5、能控性指数un/pumin(n,n-p+1nA的阶次,pB的列数,nA的最小多项式次数,p=rankB
6、对偶性原理:线性事变系统∑完全能控=其对偶系统∑d完全能观测,线性事变系统∑完全能观测=其对偶系统∑d完全能控。第四章
1、实现:对G(s,有G(s=C(sI-AB+D,则{A,B,C,D}为G(s的一个实现。
-1
n-1
n-1
2、最小实现:矩阵A的阶次最低的实现。第五章
1、内部稳定:线性系统外界输入u=0的情况下,lim
t
(t;t0x00=0((t;t0x00=0
零输入响应,则系统为内部稳定(即渐进稳定)
2、外部稳定:系统初始条件为零的情况下,p维输入u(t有界,则q维输出yt)也有界,则系统为外部稳定(即BIBO稳定)
3、若线性定常系统内部稳定,则其必是BIBO稳定的。如果线性定常系统是能控BIBO稳定,则不能保证系统是渐进稳定(内部稳定)的。
4、如果系统能控且能观,则其内部稳定和外部稳定必是等价的。5、平衡状态:xe使
*
x
e
=f(xe,t=0,则为平衡状态
6、大范围渐进稳定:由状态空间的任意有限非零初始状态x0引起零输入响应(t;t0x00是有界且(t;t0x00=xe则称xe是大范围渐进稳定的
7、定常系统大范围渐进稳定判别:存在一个连续一阶偏导数的标量函数V(x,V(0=0,满足:a

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