状态观测器 状态观测器又称状态渐近估计器 为了实现状态反馈,须对状态变量进行测量,但 在实际系统中,并不是所有的状态变量都能测量到的 因此为了实现状态反馈控制律,就要设法利用巳知的 信息(输入量及输出量),通过一个模型(或系统、 或软件)来对状态变量进行估计 如果系统可观测,从输入u和输出y间接地把状态变 量x重构出来是可能的。 这种必要性与可能性正是观测器理论的出发点
为了实现状态反馈，须对状态变量进行测量，但 在实际系统中，并不是所有的状态变量都能测量到的。 因此为了实现状态反馈控制律，就要设法利用巳知的 信息（输入量及输出量），通过一个模型(或系统、 或软件)来对状态变量进行估计。 状态观测器又称状态渐近估计器。 状态观测器 如果系统可观测，从输入u和输出y间接地把状态变 量x重构出来是可能的。 这种必要性与可能性正是观测器理论的出发点
个明显的方法是利用计算机构成一个与实际系 统具有同样动态方程的模型系统,用模型系统的状态 变量作为系统状态变量的估计值,见图5-2所示 B∞ C 原系统 A B 图5-2 模型 A
一个明显的方法是利用计算机构成一个与实际系 统具有同样动态方程的模型系统，用模型系统的状态 变量作为系统状态变量的估计值，见图5-2所示。 ˆ x B A ˆ x 图5-2 模型 B C A u x y 原系统
问题:1)模型系统的Ab难以与真实系统一致; 2)两系统的初值难以设置得相同 所以这种方案难以保证 im(x-x)=0x0,x0, 由于图5-2中未能利用系统的输出信息对误差进行校正, 所以用图5-2得到的估计值是一个开环估值
问题：1) 模型系统的A b 难以与真实系统一致； 2) 两系统的初值难以设置得相同。 所以这种方案难以保证 lim (x x ˆ) 0 x0 , x ˆ 0 ,u t − = → 由于图5-2中未能利用系统的输出信息对误差进行校正， 所以用图5-2得到的估计值是一个开环估值
般系统的输入量u和输出量y均为已知,因此希望利用 y=cx与y=cx的偏差信号来修正x的值,这样就形 成了图5-3的闭环估计方案。 册环 B C 方案 A H⑧ B C 估计器 A 图5-3
ˆ y = c ˆ x ˆ x 一般系统的输入量u和输出量y均为已知，因此希望利用 y=cx与 的偏差信号来修正 的值，这样就形 成了图5-3的闭环估计方案。 C H 估计器 B C A B A u x y ˆ x ˆ x 图5-3 开环 方案 闭环
在图5-3中虚线框出的部分称为状态观测器或状态 估计器,它是一个动态系统,以原系统的输入量和 输出量作为它的输入量,而估计器的输出量是原系 统的状态变量的估计值x,应当满足 im(x-X)=0u,x(O)2x(0) t→∞ 根据图5-3所表示的关系可写出观测器部分的状态方 程 X= AX+ Bu +H(y-CX)=(A-HC)X+ Bu+Hy X=(A-HC)X+(B H BI=(B H) y Y=IX
在图5-3中虚线框出的部分称为状态观测器或状态 估计器，它是一个动态系统，以原系统的输入量和 输出量作为它的输入量，而估计器的输出量是原系 统的状态变量的估计值 ˆ x ， 应当满足 lim (x x ˆ) 0 u, x(0), x ˆ(0) t − = → 根据图5-3所表示的关系可写出观测器部分的状态方 程 x ˆ = Ax ˆ + Bu + H(y − Cx ˆ) = (A − HC)x ˆ + Bu + Hy = − + y u xˆ (A HC)xˆ (B H) B1 = (B H) u1 = y u A1 Y1=I x ˆ