传递函数变换到状态空间

1. 分子为1的传递函数

例:

G(s)=1s3+a2s2+a1s+a0

首先写成输入输出关系:

(s3+a2s2+a1s+a0)Y(s)=U(s)

对应的微分方程:

y(t)+a2y¨(t)+a1y˙(t)+a0y(t)=u(t)y(t)=a2y¨(t)a1y˙(t)a0y(t)+u(t)

令:

x1=y, x2=y˙, x3=y¨

得到状态空间模型:

x˙1=x2x˙2=x3x˙3=a0x1a1x2a2x3+u{[x˙1x˙2x˙3]=[010001a0a1a2][x1x2x3]+[001]uy=[100][x1x2x3]

模拟图:

2. 分子不为1的传递函数

例:

G(s)=b2s2+b1s+b0s3+a2s2+a1s+a0=b(s)a(s)

可以看成:

Y(s)=b(s)a(s)U(s)=b(s)[1a(s)U(s)]=b(s)Y1(s)

对于

Y1(s)=1a(s)U(s)

可直接写出

G1(s)=1a(s)=1s3+a2s2+a1s+a0{[x˙1x˙2x˙3]=[010001a0a1a2][x1x2x3]+[001]uy1=x1

对于

Y(s)=b(s)Y1(s)=b(s)X1(s)=b2s2X1(s)+b1sX1(s)+b0X1(s)

可得

y=b2x¨1+b1x˙1+b0x1y=b2x3+b1x2+b0x1

状态空间模型:

{[x˙1x˙2x˙3]=[010001a0a1a2][x1x2x3]+[001]uy=[b0b1b2][x1x2x3]

模拟图:

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