控制理论最基本的任务是,对给定的被控系统设计能满足所期望的性能指标的闭环控制系统,即寻找反馈控制率。输出反馈控制的意义在于以输出作为反馈量来构成反馈律,实现对系统的闭环控制,从而达到期望的系统性能指标。
基本介绍
- 中文名:输出反馈控制
- 外文名:Output feedback control
- 分类:计算机 自动化
- 功能:採用输出矢量Y构成线性反馈律
- 对比:状态反馈控制
- 理论:经典控制理论 现代控制理论
简介
自动控制理论中建立在频率回响法和根轨迹法基础上的一个分支,经典控制理论的研究对象是单输入、单输出的自动控制系统,在现代控制理论中,控制系统的基本结构和经典控制理论一样,仍然是由受控对象和反馈控制器两部分构成的闭环系统。不过在经典理论中习惯于採用输出反馈控制,而在现代控制理论中则更多地採用状态反馈控制。
定义
输出反馈控制是採用输出矢量Y构成线性反馈律。在经典控制理论中主要讨论这种反馈形式。以输出作为反馈量来构成反馈律,实现对系统的闭环控制,从而达到期望的系统性能指标。
受控系统
=(A,B,C,D)

x=AX+Bu
y=Cx+Du
或
0=(A,B,C)

x=Ax+Bu
y=Cx
输出线性反馈控制律为
U=Hy+v
式中H为r乘以m维输出反馈增益阵。对单输出系统,H为r乘以1维列矢量。
u=H(Cx+Du)+v=HCx+HDu+v
若D=0,则
x=(A+BHC)+Bv
y=Cx
由上式可见,通过选择输出反馈增益阵H也可以改变闭环系统的特徵值,从而改变系统的控制特性。
方法
输出反馈控制的表示很简单,但求解过程却十分複杂。目前主要有频域法、多项式法、状态空间法。
设广义受控对象的状态空间实现为:

X
,
,
,
,
,
,Dij具有相应维数。








假设:
1、(A、B2)是能稳定的,而(C2、A)是能检测的;
2、D12为列满秩,且存在矩阵(D12,D⊥),使得(D12,D⊥)为正交阵。
3、

对所有的ω
R均为列满秩。

4、

对所有的ω
R均为列满秩。

状态反馈阵:

对比
状态反馈控制就是指系统的状态变数通过比例环节送到输入端去的反馈方式。输出反馈控制是採用输出矢量Y构成线性反馈律。
状态反馈控制的优点是,不改变系统的能控性,可以获得更好的系统性能。其缺点是,不能保证系统的能观性,状态x必须可测,成本高。
输出反馈控制的优点是:保持系统的能控性和能观性不变,结构简单,只用到外部可测信号。其缺点是,由于用到的信号少,它所达到的系统性能往往有限,有时甚至都不能达到闭环系统的稳定性。
模糊输出反馈控制
利用模糊T-S模型对不确定非线性系统进行描述和建模,进而实现系统控制的设计,已成为模糊控制领域中的一个重要研究方向,并取得了一些理论成果 。先套用模糊T-S模型对一类不确定非线性时滞系统进行模糊建模,得到不确定时滞模糊系统,给出模糊状态反馈控制和基于观测器的动态输出反馈控制的设计。
一般说,控制系统的状态并不都是直接可测的,因此需要设计状态观测器,对状态进行估计,然后设计模糊控制器,通过模糊控制器来证明不确定模糊时滞系统是渐近稳定的。