任意采样间隔下的能控能观性保证方法

"保证能控性和能观性的采样方式 (2003年)" 本文是一篇发表于2003年1月的《控制与决策》期刊上的自然科学论文，由郭戈和王伟两位作者共同撰写。文章的核心是提出了一种新颖的不等间距采样方法，旨在确保连续系统的能控性和能观性在离散化过程后仍然得到保持，而不受系统参数的影响。 能控性和能观性是控制系统理论中的关键概念。能控性是指系统通过适当的控制输入能够在任意两点间移动状态的能力，而能观性则表示系统状态可以通过输出信息完全获取。在实际应用中，由于硬件限制和计算效率考虑，连续系统往往需要被离散化为数字控制系统。然而，离散化过程可能会破坏原始系统的能控性和能观性特性。 传统的采样方法通常采用等时间间隔，但这种方法可能无法保证离散化后的系统依然满足能控或能观条件。郭戈和王伟提出的不等间距采样方法允许采样间隔根据需要自由选择，从而克服了这一问题。他们指出，使用这种采样方式得到的离散系统会呈现周期性时变的特性。 周期性时变系统的一个优点是，它可以被处理为一个时不变系统或者直接设计时变系统的控制律。对于周期性时变系统，可以将一个周期内的动态方程转换为一组时不变方程，然后利用定常系统的控制设计方法来处理。这为控制器设计提供了更大的灵活性，既可以处理时变情况，也可以简化为对定常系统的处理。 关键词包括连续系统、采样、离散化以及数字控制，表明文章主要关注的是将连续控制理论应用于数字控制系统设计的实践问题。中图分类号TP273指示这属于自动化技术与计算机控制的范畴，文章标识码A则表示这是一篇具有原创性研究的学术论文。 这篇论文提供了一种创新的采样策略，确保了在离散化过程中保持连续系统的能控性和能观性，这对于实际的数字控制系统设计具有重要的理论和实践意义。通过灵活选择采样间隔和处理周期性时变系统，该方法为控制理论和工程应用开辟了新的可能性。