考研851 自动控制原理
题库 · 简答题解析 · p.60

解析:结构图如下:

图:1

输出到状态矢量导数\(\dot{x}\)反馈能任意配置极点的条件是该系统完全能观。

32、状态空间\(\begin{cases} \dot{x} = Ax + Bu \\ y = Cx \end{cases}\),如何判别能测性,并说明能测分解的步骤。

解析:假设系统是\(n\)阶系统。

法1:若\(A\)阵为约旦阵,则只需判断每个约旦块第一列对应的\(C\)阵的列元素是否全为0来判断是否能观,如果全为0则不能观。

法2:若\(A\)阵为对角阵,则只需判断\(C\)阵是否有全0列来判断是否能观,如果有全0列,则对应状态不能观。

法3:计算能观性判别矩阵,若\(N = \begin{bmatrix} C \\ \vdots \\ CA^{n-1} \end{bmatrix}\)满秩,则系统能观。

若系统不完全能观。首先求出能观性判别矩阵\(N = \begin{bmatrix} C \\ \vdots \\ CA^{n-1} \end{bmatrix}\)的秩,设为\(n_1\)

再求能观性分解的可逆变换阵,\(R_0^{-1} = \begin{bmatrix} R_1' \\ \vdots \\ R_n' \end{bmatrix}\),其中前\(n_1\)行矢量\(R_1' \sim R_{n_1}'\)是能观性判别阵\(N\)中的\(n_1\)个线性无关的行,另外的\((n-n_1)\)个行矢量\(R_{n_1+1}' \sim R_n'\)在确保\(R_0^{-1}\)是非奇异的条件下可以任取。