能控性资料
在
状态空间模型
中,通常系统的
输出
可以直接量测到,但系统的全部状态一般不能直接获取.那么,一个自然的问题是:能否由观测到的输出轨迹将系统的状态尽可能准确地确定出来?对于确定性的微分方程或差分方程状态空间方程模型,在控制信号给定时(主要:控制信号可视为已知),由于任意时刻的状态都由初始状态决定,所以问题转换为能否由系统的输出轨迹来确守初始状态.
控制系统大多采用
反馈控制
的形式。在现代控制理论中,其反馈信息是由系统的状态变量组
合而成的。但并非所有的系统状态变量在物理上都可测,于是就有了能否通过对输出的测量来获取全部状态变量信息的问题,即线性系统的能观性问题。
并非所有
状态变量
都是可测量或有物理意义的,因此提出能否通过可测量的输出量y获得系统的状态量,这便是系统的能观测性问题。
若系统S对于T0时刻,存在Ta时刻,即T0<Ta,根据[T0,Ta]时刻上的y(t)测量值能够地确定系统在T0时刻的初始状态X0,则称X0为系统在[T0,Ta]区间上的能观状态。
若T0时刻的任意初始状态X0都是能观的,则称系统S在T0时刻是完全能观的。
若T0也是任意的,则称系统是完全能观的。
状态能观性反映系统外部可直接或间接测量的输出y(t)和输入u(t)来确定或识别系统状态的能力。
如果系统的任何内部运动状态变化都可由系统的外部输出和输入确定,那么称系统是能观的,
或者更确切地说,是状态能观的。否则,就称系统为状态不完全能观的。
动态系统
的能控性和能观性是揭示动态系统不变的本质特征的两个重要的基本结构特性。
卡尔曼在60年代初首先提出状态能控性和能观性。其后的发展表明,这两个概念对回答被控系统能否进行控制与综合等基本性问题,对于控制和
状态估计
问题的研究,有着极其重要的意义。
系统能控性指的是控制作用对被控系统的状态和输出进行控制的可能性。
能观性反映由能直接测量的输入输出的量测值来确定反映系统内部
动态特性
的状态的可能性。