基于状态空间的计算机控制系统设计方法：极点配置与离散化

本资源是一份关于计算机控制系统基本设计方法的详细教程，共79页，主要集中在与"状态"相关的章节。第三章重点讨论了连续控制对象模型的离散化，包括两种情况：一是忽略量化效应的采样控制系统，二是通过零阶保持器实现的离散化，使得系统简化为纯离散系统进行分析和设计。这部分强调了离散化过程中可能遇到的挑战和简化处理方式。 在离散化后的设计中，第四章引入了基于状态空间模型的极点配置设计法。极点配置是控制设计中的核心概念，它允许工程师根据需要调整系统的动态特性，如稳定性、响应速度和抗扰动能力。通过经典控制理论（如添加微分或积分环节）和现代控制理论（如状态反馈）来改变系统极点的位置，从而优化系统性能。 矩阵指数及其积分的计算在设计过程中扮演重要角色，例如通过拉普拉斯反变换法，虽然计算复杂但有时是求解定常系统转移矩阵解析解的有效工具。这部分讲解了如何处理有理分式并应用到实际设计中。 章节还涉及反馈控制系统的设计，尤其是状态反馈和输出反馈的原理。状态反馈是通过测量系统的当前状态来调整控制输入，而输出反馈则依赖于系统的输出信号。反馈设计的核心在于确保系统对内部参数变化和外部环境干扰有良好的抑制效果，同时通过判断系统的能控性和能观性来确保设计的有效性。 具体到实例，资源介绍了如何在存在噪声干扰的测量环境中，利用全阶观测器来重构状态并进行滤波，以改善控制系统的性能。给出的控制对象传递函数展示了设计过程中的实际应用。 这份文档提供了系统且深入的方法论，涵盖了从连续到离散，从极点配置到反馈控制的各个环节，对于理解计算机控制系统设计的理论和技术细节具有很高的价值。