有源網(wǎng)絡結構能控性分析與設計.pdf

1、傳統(tǒng)控制理論在研究系統(tǒng)特性時(如系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能控能觀性)，都是基于實際的模型(數(shù)學或物理模型)，離不開實際的參數(shù)，研究的是實數(shù)域上系統(tǒng)性質。然而，在進行控制系統(tǒng)分析與設計時，往往首先要研究系統(tǒng)整體和結構方面的信息，而實數(shù)域上的矩陣不便于分析系統(tǒng)的結構性質?；诖?，魯凱生教授運用多元有理函數(shù)域F(z)上系統(tǒng)這一研究系統(tǒng)結構的新工具，對系統(tǒng)的結構性質做了大量理論研究。本文在學習多元有理函數(shù)域F(z)上系統(tǒng)的基本概念，以及F(z)上有源網(wǎng)絡

2、能控性判定定理的基礎上，運用上述理論分析并設計不同結構特性的二階有源網(wǎng)絡。同時，依據(jù)線性系統(tǒng)理論，設計有源網(wǎng)絡的狀態(tài)反饋電路，實現(xiàn)對有源網(wǎng)絡進行極點的任意配置，滿足有源網(wǎng)絡穩(wěn)定性和動態(tài)性能的要求。
　　 本論文就此作了以下幾個方面的工作：
　　 (1)介紹了F(z)上系統(tǒng)的結構能控性的研究背景和意義，以及F(z)上電網(wǎng)絡研究國內外的發(fā)展現(xiàn)狀；
　　 (2)介紹了F(z)上電網(wǎng)絡理論，主要包括電網(wǎng)絡基本概念，同時還

3、詳細介紹了用控制流圖法來分析F(z)有源網(wǎng)絡能控性；隨后由線性系統(tǒng)的分析與綜合，引出系統(tǒng)的反饋，對比了輸出反饋和狀態(tài)反饋兩種反饋形式，給出了系統(tǒng)基于狀態(tài)反饋系統(tǒng)的極點配置算法；
　　 (3)介紹用于有源網(wǎng)絡設計的TAP-2型控制理論實驗裝置，詳細說明了該實驗裝置的構成及其實現(xiàn)的功能，并闡述了實驗裝置控制理論軟件，并通過設計控制系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)電路，實驗得到電路的階躍響應；
　　 (4)詳細地描述了基于慣性環(huán)節(jié)的有源網(wǎng)絡分析

4、與設計，分析有源網(wǎng)絡結構能控性，求出有源網(wǎng)絡F(z)上的狀態(tài)方程，依據(jù)有源網(wǎng)絡穩(wěn)定與發(fā)散兩種情形，對有源網(wǎng)絡參量在實數(shù)域上取值，借助MATLAB軟件計算有源網(wǎng)絡的極點及其性能參數(shù)，并對其階躍響應仿真。然后依據(jù)計算的極點設計狀態(tài)反饋電路，在控制理論實驗裝置上實驗得到有源網(wǎng)絡的階躍響應曲線；
　　 (5)詳細介紹了基于差分電路的有源網(wǎng)絡分析與設計，這是一類較為普遍的有源網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡的電容電壓值的反饋需要專門設計反饋電路來實現(xiàn)。首先選