线性反馈系统的基本结构

Description

受控对象和反馈控制器两部分组成闭环系统,经典控制理论主要为输出反馈,现代控制理论为状态反馈。状态空间表达式:

x˙=Ax+Buy=Cx+Du

为简单考虑 D=0

反馈的基本结构

1. 状态反馈

将每一个状态变量乘以相应的反馈系数,反馈到输入端和参考输入相加形成控制律,作为受控系统的控制输入。(现代控制理论常使用)

u=Kx+vx˙=Ax+B(v+Kx)=(A+BK)x+Bv

2. 输出反馈

采用输出矢量构成线性反馈律(经典控制理论常使用)

u=Hy+vx˙=Ax+B(v+Hy)=(A+BHC)x+Bv

3. 从输出到状态矢量导数的反馈

(状态观测器中常使用)

x˙=Ax+Bu+Gy=Ax+Bu+GCxx˙=(A+GC)x+Bu

4. 动态补偿器

引入动态子系统来改善系统性能。

闭环系统的能控性和能观性

  1. 状态反馈不改变受控系统的能控性,但是不保证是否影响能观性。
  1. 输出反馈不会改变受控系统的能控性和能观性