16、输出反馈控制器设计：原理、方法与应用

输出反馈控制器设计：原理、方法与应用

1. 输出反馈控制器概述

输出反馈控制器在控制系统中扮演着关键角色，尤其在多输入 - 多输出系统中应用广泛。在实际应用中，由于无法获取系统的完整状态信息，需要通过输出反馈来设计控制器。

1.1 状态空间控制器设计基础

状态空间控制器设计是一种常见的方法，其基本步骤如下：
1. 设计状态反馈控制器 ：通常形式为 (u(t) = -K z(t))，其中 (u(t)) 是控制输入，(z(t)) 是系统状态，(K) 是状态反馈增益矩阵。
2. 设计状态估计器 ：由于无法直接获取完整状态 (z(t))，需要利用输出 (y) 和输入 (u) 来估计状态，得到估计值 (\hat{z}(t))。
3. 构建控制器 ：将状态估计值 (\hat{z}(t)) 作为状态反馈控制器的输入，即 (y_H(t) = -K \hat{z}(t))。

1.2 控制器结构与系统模型

考虑标准控制系统，其一般结构如下：
- 系统模型 ：
- (\dot{z}(t) = Az(t) + Be_2(t))
- (y(t) = Cz(t) + De_2(t))
其中 (e_2 = d + u)，(d) 表示系统扰动和执行器误差。
- 控制器模型 ：
- (\dot{z}_H(t) = (A - FC - BK)z_H(t) - Fe_1(t))
- (