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21.8 : 状態空間から伝達関数へ

状態空間表現から伝達関数への変換は、システム解析における基本的なプロセスです。これは、時間領域記述から周波数領域表現への移行方法を提供し、制御システムの解析と設計を簡素化するために重要です。

変換プロセスは、状態方程式と出力方程式によって特徴付けられる状態空間表現から始まります。これらの方程式は通常、次のように表されます。

Equation1

Equation2

ここで、x(t) は状態ベクトル、u(t) は入力ベクトル、y(t) は出力ベクトル、A、B、C、D はシステムダイナミクスを定義する行列です。

これらの方程式を周波数領域に変換するには、初期条件がゼロであると仮定してラプラス変換を適用します。次に、状態方程式を X(s) について解きます。

与えられた行列 A、B、C、D を持つシステムを考えてみましょう。変換プロセスでは、(SI−A) の逆数を計算し、既知の値を代入し、式を簡略化して伝達関数を得ます。この変換は、システムの動作分析をし、制御設計をし、システムの周波数応答を理解するために極めて重要です。

結論として、状態空間表現を伝達関数に変換するには、ラプラス変換を適用し、周波数領域で状態方程式を解き、伝達関数行列を導出する必要があります。伝達関数行列は、単入力単出力 (SISO) システムのスカラー伝達関数に簡略化されます。

タグ

State space RepresentationTransfer FunctionSystem AnalysisFrequency domain RepresentationControl SystemsLaplace TransformState EquationOutput EquationSystem DynamicsTransfer Function MatrixSISO SystemsSystem BehaviorController DesignFrequency Response

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