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Control Theory

状態空間表現・可制御性・可観測性解析

行列A, B, C, Dを入力して可制御性・可観測性を自動判定。固有値のs平面プロット、Ackermannの公式による極配置、閉ループシミュレーション。

システム次数 & プリセット
システム行列
A 行列 (NxN)
B 行列 (Nx1)
C 行列 (1xN)
D (スカラー)
所望閉ループ極 (極配置)
Re部 (カンマ区切り)
例: -2,-3 または -1+2j,-1-2j(虚部対)
可制御性ランク
可観測性ランク
開ループ安定性
閉ループ安定性

状態空間の基本式

$$\dot{x} = Ax + Bu, \quad y = Cx + Du$$

可制御性行列: $\mathcal{C} = [B \;|\; AB \;|\; A^2B \;|\; \ldots]$

可観測性行列: $\mathcal{O} = [C;\; CA;\; CA^2;\; \ldots]^T$

伝達関数: $H(s) = C(sI-A)^{-1}B + D$

CAEノート: 機械系(FEMモード解析)では質量・剛性行列から状態空間モデルを構築し、制振制御(アクティブダンパ)を設計します。可観測性が不十分な場合、特定のモードがセンサで観測できないため制御不能になります。

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