21.7
Die Zustandsraumdarstellung wird für die Simulation physischer Systeme auf Digitalrechnern verwendet. Dazu muss zunächst die Übertragungsfunktion in den Zustandsraum umgewandelt werden.
Betrachten Sie eine lineare Differentialgleichungn-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten.
Als Zustandsvariablen werden der Ausgang und seine n-1-Ableitungen ausgewählt. Wenn man diese Gleichungsreihen differenziert und wieder in die ursprünglichen Gleichungen einfügt, erhält man die Zustandsgleichungen.
Jede nachfolgende Zustandsvariable wird als Ableitung der vorherigen definiert.
Die resultierenden Gleichungen werden dann in Vektor-Matrix-Form dargestellt, wodurch ein eindeutiges Muster aus 1 und 0 zusammen mit den negativen Koeffizienten der Differentialgleichung entsteht. Diese einzigartige Struktur ist die phasenvariable Form der Zustandsgleichungen.
Betrachten Sie eine Übertragungsfunktion. Die Gleichung wird kreuzmultipliziert, und die entsprechende Differentialgleichung wird dann gefunden, indem die inverse Laplace-Transformation unter der Annahme von Nullanfangsbedingungen verwendet wird.
Die Zustandsvariablen werden als aufeinanderfolgende Ableitungen gewählt.
Die Differenzierung wird dann auf beide Seiten der Gleichung angewendet, wodurch die Zustandsgleichungen und die Ausgangsgleichung erhalten werden.
Diese Gleichungen werden dann in Vektor-Matrix-Form dargestellt.
Die Zustandsraumdarstellung ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Simulation physikalischer Systeme auf digitalen Computern, wobei die Umwandlung der…
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