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状态空间方程 传递函数到状态空间方程

时间:2023-08-28 作者: 小编 阅读量: 3 栏目名: 考研资讯

传递函数是一种描述系统输入和输出关系的数学模型,表示为H。例如,假设传递函数为H=(s+2)/。将这个拆分后的传递函数转换为状态空间方程的步骤如下:1.算出分母多项式的根,得到特征值为-1和-2。对于这个例子,C的维度为1x1,D的维度为1x1。

传递函数是一种描述系统输入和输出关系的数学模型,表示为H(s)。状态空间方程是另一种描述系统输入和输出关系的数学模型,表示为dx/dt = Ax + Bu 和 y = Cx + Du。将传递函数转换为状态空间方程的步骤如下:

1. 假设传递函数为H(s) = N(s)/D(s),其中N(s)和D(s)分别为分子多项式和分母多项式。

2. 将传递函数进行部分分式拆分,得到部分分式形式的传递函数表示。

3. 根据部分分式形式的传递函数表示,可以得到状态空间方程的系数矩阵A、B、C和D。

例如,假设传递函数为H(s) = (s + 2)/(s^2 + 3s + 2)。经过部分分式拆分,可以得到H(s) = 1/(s + 1) - 1/(s + 2)。

将这个拆分后的传递函数转换为状态空间方程的步骤如下:

1. 算出分母多项式的根,得到特征值为-1和-2。

2. 根据特征值,可以确定状态空间方程的系数矩阵A和C。对于特征值-1和-2,A的对角线元素分别为-1和-2。

3. 根据分子多项式的次数,可以确定输入矩阵B的维度为1。对于这个例子,B的维度为1x1。

4. 根据系统的输入输出关系可以确定输出矩阵C和直达矩阵D。对于这个例子,C的维度为1x1,D的维度为1x1。

因此,将传递函数H(s) = (s + 2)/(s^2 + 3s + 2)转换为状态空间方程,得到dx/dt = [-1 -2]x + [1]u 和 y = [1]x + [0]u。