線性系統(tǒng)的分離原理——降維觀測(cè)器情形下的證明
在現(xiàn)代控制理論中講解分離原理時(shí)一般都以全維觀測(cè)器為例進(jìn)行證明(劉豹《現(xiàn)代控制理論》p221-p222),事實(shí)上,這個(gè)定理對(duì)于降維觀測(cè)器也同樣成立,證明思路類似,但步驟較為繁瑣。下面給出證明。

????考慮如下形式的線性系統(tǒng)
????這類系統(tǒng)無(wú)需進(jìn)行狀態(tài)變換就可進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì),需要觀測(cè)的狀態(tài)向量為,則設(shè)計(jì)的狀態(tài)觀測(cè)器為
????引入的觀測(cè)值
,且有
,并將
、
合起來(lái)作為
????構(gòu)造狀態(tài)反饋控制律為
????由狀態(tài)反饋控制律的形式,可將狀態(tài)方程改寫為
????注意到
????則由式(3)(5)以及 ,可將將(2)式改寫為
????則構(gòu)成2n維閉環(huán)系統(tǒng)為
????構(gòu)造變換矩陣為
????則狀態(tài)變換后的系統(tǒng)矩陣為
????則的特征多項(xiàng)式為
????其中為狀態(tài)反饋特征多項(xiàng)式,
為降維觀測(cè)器特征多項(xiàng)式。由此可知二者相互獨(dú)立,分離原理成立。
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