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      狀態觀測器

      時間:2021-10-29   作者:互聯網搜集整理

      state observer

      簡介

      利用系統輸出量和輸入量來觀測、或重構、或估計狀態的裝置,又稱狀態重構器或狀態估計器。無論是調節器還是跟蹤問題,實現最優控制都必須取得全部狀態變量以實施狀態反饋(見線性二次型最優控制),然而在工程實際中,往往有些狀態變量難以甚至不能測到,只能獲得次優控制,因此需要建立狀態觀測器以重構狀態。

      控制系統和狀態觀測器

      定常系統的方程為

      (t)=Ax(t)+Bu(t), y(t)=Cx(t) (1)式中x為n維狀態向量;u為p維輸入向量;y為q維輸出向量。

      對于狀態完全可觀測系統,可構造一個狀態觀測器,其框圖如圖所示。

      狀態觀測器的動態方程為

      =A+Bu-K(-y);(t)=C(t) (2)亦即 =(A-KC)+Bu+Ky (3)

      狀態觀測器是在等效模型的基礎上,加入了以KC為反饋陣的從的負反饋系統。它有兩個輸入:一個是實際系統的控制作用u;一個是實際系統的輸出y。它的輸出就是估計狀態。

      由式(1)、(2)可得估計誤差的動態方程

      =A(-x)-k(-y)=(A-KC)(-x)(4)

      其解為

      (t)-x(t)=e(A–KC)t[(t0)-x(t0)] (5)

      應使(t)能迅速緊跟x(t),使得[(t)-x(t)]=0,[(t)-y(t)]=0。應合理選擇K,使A-KC的特征值具有負實部且其絕對值足夠大,令(t)-x(t)迅速趨近零。

      拓展資料

      狀態觀察器 全狀態觀測器 擴張狀態觀測器 魯棒狀態觀測器 狀態觀測 狀態預測器 降維狀態觀測器 全維狀態觀測器 非線性狀態觀測器 全階狀態觀測器

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