(一) 狀態空間


該系列為DR_CAN Advanced控制理論視頻筆記,詳見https://space.bilibili.com/230105574

由於筆者水平有限,文中難免存在一些不足和錯誤之處,誠請各位批評指正。

1 彈簧阻尼系統的例子

根據牛頓第二定理我們可以得到彈簧阻尼系統的微分方程:

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在現代控制理論中,我們通過狀態空間來描述這個系統,狀態空間可以理解為一個包含輸入、輸出、狀態變量的集合,並用一個一階微分方程的形式表示出來:

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2 狀態空間方程與傳遞函數

我們對系統狀態空間方程和輸出分別進行拉普拉斯變換,經過代入計算我們可以得到與直接對微分方程進行拉普拉斯變換相同的傳遞函數:

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我們發現,傳遞函數的分母部分和行列式 \(|sI-A|\) 息息相關的,而當 \(|sI-A|=0\) 時,\(s\) 便是 \(A\) 矩陣的特征值。而對於傳遞函數來講,分母為零時 \(s\) 便是系統的極點。而在經典控制理論中系統的極點決定着系統的穩定性,而 \(A\) 矩陣的特征值同樣決定着系統的穩定性。實際上這兩者是相等的。

3 一個RC電路的例子

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