离散状态空间模型构建与极点配置设计方法详解

本篇文档主要探讨的是基于状态空间模型的极点配置设计方法，这是在计算机控制系统设计中一个关键的理论与实践领域。首先，文章从连续和离散的传递函数模型出发，介绍了两种类型的动态系统建模方式，连续系统的s传递函数通过根轨迹和频率法来分析，而离散系统的z传递函数则涉及到模拟化和离散化设计，其中离散化设计的核心是极点配置。 在离散系统中，状态空间模型被引入，它是内部描述的一种形式，相比于外部描述（传递函数模型），它揭示了系统内部的状态与输入输出变量之间的动态关系。状态空间模型由两部分构成：状态方程和输出方程，它们共同描述了系统的动态行为。状态变量是系统状态的独立度量，状态向量则是这些变量的集合，用向量形式表示。 接着，文档详细阐述了状态空间描述的基本概念，包括状态的定义和状态向量的构建。在控制器设计部分，文档强调了根据状态的可观测性进行极点配置的重要性。如果系统状态可测，可以通过调整控制器的极点位置来优化性能；反之，当状态不可测时，需要设计观测器来辅助控制器的设计。此外，对于随动系统，也提供了相应的设计策略。 本章内容涵盖了状态空间描述的核心概念，以及如何利用这些概念来实现控制器和观测器的精确配置，这对于理解和控制复杂系统具有重要的指导意义。通过理解并应用这些方法，工程师们能够更好地设计出响应迅速、稳定可靠的计算机控制系统。