1.问题介绍
之前碰到这样一个问题:给定一个正弦信号以及系统传递函数,利用该系统传递函数进行卡尔曼滤波。
利用卡尔曼进行滤波首先要知道系统的状态方程,那么题目只给了系统传递函数,如何能够得到状态方程呢?
首先先看一下传递函数和状态方程。
传递函数:
其中H(s)是系统函数,X(s)是系统输入函数,Y(s)是系统输出函数。
状态方程:
其中A是状态转移矩阵、C的观测矩阵、B和D是噪声矩阵。
2.问题求解
例如已知系统传递函数为
求对应状态方程的系数矩阵。
2.1 传递函数转状态方程
传递函数转状态方程的matlab的调用格式为:[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)。
对应matlab代码如下:
clc,clear num=[1,2,1]; den=[1,2,3,1]; sys=tf(num,den) [A,B,C,D]=tf2ss(num,den)
结果如下:
此时的系统函数为:
2.2 状态方程转传递函数
状态方程转传递函数的matlab的调用格式为:[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)。
对应matlab代码如下:
[b,a]=ss2tf(A,B,C,D)
结果如下:
此时的系统函数为:
可见转换回来的系统函数与原始的系统函数一样。
将系统函数转换为状态方程以后就可以进行卡尔曼滤波啦!