大工現(xiàn)代控制答題

工程簡精品文檔精品文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系管理員刪除現(xiàn)代控制工程期末復(fù)習(xí)簡單題匯總（大工版本）線性定常系統(tǒng)和線性時變系統(tǒng)的區(qū)別何在？答：線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為：=Ax+Buy=Cx+Du線性定常系統(tǒng)和線性時變系統(tǒng)的區(qū)別在于：對于線性定常系統(tǒng)，上述狀態(tài)空間模型中的系數(shù)矩陣B，C和D中的各分量均為常數(shù)，而對線性時變系統(tǒng)，其系數(shù)矩陣A，B，C和D時變的元素。線性定常系統(tǒng)在物理上代表結(jié)構(gòu)和參數(shù)都不隨時間變化的一類系統(tǒng)，而線性時變系統(tǒng)的參數(shù)則隨時間的變化而變化。現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間模型與經(jīng)典控制理論中的傳遞函數(shù)有什么區(qū)別？答：傳遞函數(shù)模型與狀態(tài)空間模型的主要區(qū)別如下：傳遞函數(shù)模型（經(jīng)典控制理論）狀態(tài)空間模型（現(xiàn)代控制理論僅適用于線性定常系統(tǒng) 適用于線性、非線性和時變系統(tǒng)用于系統(tǒng)的外部描述 用于系統(tǒng)的內(nèi)部描基于頻域分析 基于時域分析對于同一個系統(tǒng)，狀態(tài)變量的選擇是否惟一？答：對于同一個系統(tǒng)，狀態(tài)變量的選擇不是惟一的，狀態(tài)變量的不同選擇導(dǎo)致不同的狀態(tài)空間模型。已知系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為=Ax+Bu，y=Cx，寫出該系統(tǒng)的特征多項式和傳遞函數(shù)矩陣。答：系統(tǒng)的特征多項式為

sIG(s)=C(sI-A)1B一個傳遞函數(shù)的狀態(tài)空間實現(xiàn)是否惟一？由狀態(tài)空間模型導(dǎo)出的傳遞函數(shù)是否惟一？數(shù)是惟一的。第二章試敘述處理齊次狀態(tài)方程求解問題的基本思路？答：求解齊次狀態(tài)方程的解至少有兩種方法。一種是從標量其次微分方程的解推廣得到，通過引進矩陣指數(shù)函數(shù)，導(dǎo)出其次狀態(tài)方程的解。另一種是采用拉普拉斯變換的方法。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的意義是什么？列舉狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的基本性質(zhì)。0答：狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣e)一個狀態(tài)的規(guī)律，即初始狀態(tài)X在矩陣e)的作用下，他t刻的初始狀x0經(jīng)過時間t-t0，后轉(zhuǎn)移到了t時刻的狀態(tài)x（t）。0為什么說狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣包含了系統(tǒng)運動的全部信息，可以完全表征系統(tǒng)的動態(tài)特性？狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣決定了系統(tǒng)自由運動的全部信息。

A，而系統(tǒng)的t=0一般線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的解有哪幾部分組成？各部分的意義如何？答：一般線性系統(tǒng)狀態(tài)方程的解由兩部分組成，第一部分是系統(tǒng)自由運動引起的，是初始狀態(tài)對系統(tǒng)運動的影響；第二部分是由控制輸入引起的，反映了輸入對系統(tǒng)的影響。兩部分疊加構(gòu)成了系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)。連續(xù)時間狀態(tài)空間模型離散化時需要注意哪些問題？答：（1）采樣脈沖寬度要比采樣周期小很多，這樣才可以不考慮脈沖寬度的影響；（2）采樣周期應(yīng)該滿足香農(nóng)采樣定理，以使得采樣信號包含連續(xù)信號盡可能多的信息，從而可以從采樣得到的離散信號序列中完全復(fù)現(xiàn)原連續(xù)信號；第三章何為狀態(tài)的能控性？怎樣判別線性時不變系統(tǒng)的能控性？能控性在系統(tǒng)設(shè)計中有什么作用？答：對一個能控的狀態(tài)，總存在一個控制律，使得在該控制律作用下，系統(tǒng)從此狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)有限時間后轉(zhuǎn)移到零狀態(tài)。對連續(xù)系統(tǒng)，總可以通過一個控制律，在有限時間內(nèi)，將一個能控狀態(tài)轉(zhuǎn)移到任意狀態(tài)。通過檢驗?zāi)芸匦耘袆e矩陣[BAB…An-1B]是否行滿秩來判別線性時不變系統(tǒng)的能控性。若能控性判別矩陣是行滿秩的，則系統(tǒng)是能控的。狀態(tài)的運動行為。何為狀態(tài)的能觀性？怎樣判別線性定常連續(xù)系統(tǒng)的能觀性？能觀性在系統(tǒng)設(shè)計中有什么作用？答：狀態(tài)能觀性反映的是從系統(tǒng)輸出觀測系統(tǒng)狀態(tài)的能力。若以非零初始狀態(tài)X產(chǎn)生的輸出響應(yīng)恒為零，即對所有的時間t，y（t）=Cx（t）=0，則稱系0統(tǒng)是不能觀的。若系統(tǒng)中沒有不能觀的狀態(tài)（零狀態(tài)除外），則稱系統(tǒng)是能觀的。通過判斷能觀性判別矩陣是否滿秩來判別線性時不變系統(tǒng)的能觀性。若C CA rank= n 則系統(tǒng)是能觀的。 在系統(tǒng)的設(shè)計中，需要引入適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)反饋，而系統(tǒng)的某些狀態(tài)變量是無法實際獲得的。在系統(tǒng)能觀的條件下，可以利用系統(tǒng)中可直接測量的輸出向量和輸入向量來重構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)。也可用于一些難以直接測量的信號的軟測量。一個連續(xù)系統(tǒng)是狀態(tài)能控的，將它離散化后是否是狀態(tài)能控的，一個連續(xù)系統(tǒng)是狀態(tài)能觀的，將它離散化后是否是狀態(tài)能觀的，是什么影響它的能控能觀性。答：一個連續(xù)系統(tǒng)是狀態(tài)能控的，將它離散化后不一定是狀態(tài)能控的，一個連續(xù)系統(tǒng)是狀態(tài)能觀的，將它離散化后也不一定是狀態(tài)能觀的。離散化時的采樣周期決定其離散狀態(tài)模型是否能控、能觀。一個系統(tǒng)離散化后是狀態(tài)能控的，原連續(xù)系統(tǒng)狀態(tài)能控嗎？一個系統(tǒng)離散化后是狀態(tài)能觀的，原連續(xù)系統(tǒng)是狀態(tài)能觀嗎？答：系統(tǒng)離散化后是狀態(tài)能控的，則原連續(xù)系統(tǒng)必是狀態(tài)能控的。同樣，系統(tǒng)離散化后是狀態(tài)能觀，則原連續(xù)系統(tǒng)必是狀態(tài)能觀的。5.3狀態(tài)反饋對系統(tǒng)的能控性和能觀性有什么影響？輸出反饋對系統(tǒng)能控性和能觀性的影響如何？答：狀態(tài)反饋不改變系統(tǒng)的能控性，但不一定能保持系統(tǒng)的能觀性。輸出反饋不改變系統(tǒng)的能控性和能觀性。5.5狀態(tài)反饋和輸出反饋各有什么優(yōu)缺點。答：狀態(tài)反饋的優(yōu)點是，不改變系統(tǒng)的能控性，可以獲得更好的系統(tǒng)性能。其缺點是，不能保證系統(tǒng)的能觀性，狀態(tài)x必須可測，成本高。外部可測信號。其缺點是，由于用到的信號少，它所達到的系統(tǒng)性能往往有限，有時甚至都不能達到閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用狀態(tài)反饋實現(xiàn)閉環(huán)極點任意配置的條件是什么？答：采用狀態(tài)反饋實現(xiàn)閉環(huán)極點任意配置的條件是，開環(huán)系統(tǒng)是能控的。采用狀態(tài)反饋實現(xiàn)閉環(huán)極點任意配置，其狀態(tài)反饋增益矩陣K列數(shù)如何確定，計算方法有幾種？答：狀態(tài)反饋增益矩陣K的行數(shù)是輸入變量的個數(shù)，列數(shù)是狀態(tài)變量的個數(shù)。計算方法有：1.直接法；2.變換法；3.利用愛克曼公式求解。么？答：對一個線性時不變系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和動態(tài)性能主要是由系統(tǒng)極點所決定，閉環(huán)極點在復(fù)平面的適當(dāng)位置上就可以保證系統(tǒng)具有一定的性能。因此，為了得到期望的系統(tǒng)性能，可以通過改變閉環(huán)系統(tǒng)極點位置的方式來實現(xiàn)，這就是極點配置的思想。解決極點配置問題的思路如下：1控系統(tǒng)入手來分析系統(tǒng)的求解問題；2、一般的能控系統(tǒng)也是很復(fù)雜的，為了求解問題，從最簡單的能控系統(tǒng)開始，即從三階的能控標準型模型出發(fā)分析極點配置問題的解，進而推廣到n階能控標準型模型；3、對一般的能控系統(tǒng)，設(shè)法將它化成等價的能控標準型模型，進而利用第2步的方法得到極點配置問題的解。5.16極點配置可以改善系統(tǒng)的過渡過程性能，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。它對穩(wěn)態(tài)性能有何影響？如何消除對穩(wěn)態(tài)性能的負面影響？