线性时变系统的能控能观性

对于线性时变系统

x˙(t)=A(t)x(t)+B(t)u(t)y(t)=C(t)x(t)+D(t)u(t)x(t)=Φ(t,t0)x0+∫t0TΦ(t,τ)B(τ)u(τ)dτy(t)=C(t)Φ(t,t0)x0+C(t)∫t0TΦ(t,τ)B(τ)u(τ)dτ+D(t)u(t)

一、线性时变系统的可控性判据

充分必要条件

Gram矩阵非奇异

Wc(t0,tf)=∫t0tfΦ(t0,t)B(t)BT(t)ΦT(t0,t)dt

充分条件

B1(t)=B(t)Bi(t)=−A(t)Bi−1(t)+B˙i−1(t)Qc(t)=(B1(t),B2(t),⋯,Bn(t))

在 [0,tf] 上状态完全能控:

rankQc(tf)=n

二、线性时变系统的能观性

时变系统能观性:根据不能观测的定义,得到不能观测状态的数学表达式:

C(t)Φ(t,t0)x(t0)≡0,t∈[t0,tf]

充分必要条件

W0(t0,tf)=∫t0tfΦT(t0,t)CT(t)C(t)Φ(t0,t)dt

充分条件

C1(t)=C(t),Ci(t)=Ci−1(t)A(t)+C˙i−1(t)

R(t)=(C1(t),C2(t),⋯,Cn(t))T