21.9
非线性系统在状态空间表示中具有更优越的建模方法。
考虑一个用状态空间表示的简单单摆,其质心位于摆长的一半处。重力和施加的力矩是重要的影响因素。
对力矩求和可得到一个微分方程。选择状态变量,并建立状态方程。
为了在平衡点处对方程进行线性化,需考虑状态变量在平衡点附近的扰动。
采用并求解泰勒级数近似,得到线性状态方程。
考虑一个非线性弹簧系统。建立微分方程并引入一个小扰动。
然后对该方程进行线性化处理。代入该式并进行微分运算,得到线性化的中间微分方程。
利用平衡力来计算xo,最终形成最终的线性化微分方程。
选择状态变量,并写出状态方程和输出方程,从而在状态空间中建立系统的完整模型。最后,将所有方程转换为向量-矩阵形式。