(第三部分:线性系统的复频域理论简介):复频域方法在系统设计方面的主要结论

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(第三部分:线性系统的复

线性系统理论 · 第十二周(第三部分:线性系统的复频域理论简介):复频域方法在系统

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线性系统理论 · 第十二周(第三部分:线性系统的复频域理论简介):复频域方法在系统

1第 1 页 · (第三部分:线性系统的复

LST8-1-1 具有补偿器的输

输出反馈加补偿器:只用量测输出构造补偿器,实现极点配置等设计目标。

结构
补偿器串接在输出反馈通道上
约束
可调自由度受输出维数限制
2第 2 页 · LST8-1-1 具有补偿器的输

LST8-1-2 具有补偿器的输

补偿器的存在条件:系统能稳能检测时,可配置全部极点。

能稳能检测
不可控或不可观子系统须稳定
配置能力
补偿器阶数足够时可任意配置闭环极点
3第 3 页 · LST8-1-2 具有补偿器的输

LST8-1-3 具有补偿器的输

补偿器的设计流程:由期望闭环极点反解补偿器的多项式矩阵参数。

反解思路
令闭环特征多项式等于期望多项式
待定系数
比较系数解出补偿器参数
4第 4 页 · LST8-1-3 具有补偿器的输

LST8-1-4 具有补偿器的输

设计实例与注意点:补偿器阶数与量测噪声放大的权衡。

阶数选择
阶数越高自由度越大,实现越复杂
噪声权衡
高增益通道会放大量测噪声
5第 5 页 · LST8-1-4 具有补偿器的输

LST8-2-1 输出反馈动态解

解耦控制的目标:一个输入只控制一个输出,通道之间互不干扰。

解耦目标
闭环传递函数阵化为对角阵
意义
多回路可各自独立整定
6第 6 页 · LST8-2-1 输出反馈动态解

LST8-2-2 输出反馈动态解

解耦补偿器的构造与可解耦判据:满足积分条件时存在解耦补偿器。

可解耦判据
传递函数阵可逆是基本前提
补偿器
用原阵的逆乘期望对角阵构造
7第 7 页 · LST8-2-2 输出反馈动态解

本节要点

  • ✓输出反馈补偿器可配置闭环极点
  • ✓前提:系统能稳且能检测
  • ✓解耦让多回路互不干扰
  • ✓可逆性是解耦的前提
延伸主题:设计一个二阶补偿器验证解耦后的对角传递阵
8第 8 页 · 本节要点

课后思考

先自己回答,再展开参考答案——能讲出来才算真懂。

1输出反馈补偿器比状态反馈「难用」在哪?

参考答案状态反馈可用全部状态,自由度大;输出反馈只能量测输出,配置极点需要额外串接补偿器,阶数与实现复杂度随之上升。能测什么决定能用什么。

2解耦控制为什么对多回路整定重要?

参考答案未解耦时各回路相互牵动,整定一个回路会破坏另一个;解耦后传递阵为对角,每个回路变成独立的单回路问题,可按单回路方法分别整定。

3补偿器的引入会带来什么新的设计考量?

参考答案补偿器是额外的动态环节:它增加闭环阶数、消耗实现资源,且其量测通道会放大噪声。设计要在配置能力、鲁棒性与噪声敏感性之间折中,并验证补偿器自身稳定。

9第 9 页 · 课后思考