現(xiàn)代控制實(shí)驗(yàn)--狀態(tài)反饋器和狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)

1、狀態(tài)反饋器和狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 PC 計(jì)算機(jī)，MATLAB 軟件，控制理論實(shí)驗(yàn)臺(tái)，示波器 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1） 學(xué)習(xí)閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置定理及算法，學(xué)習(xí)全維狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)法； （2） 掌握用極點(diǎn)配置的方法 （3） 掌握狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法 （4） 學(xué)會(huì)使用MATLAB工具進(jìn)行初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 三、實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)知識(shí) （1）設(shè)系統(tǒng)的模型如式所示 若系統(tǒng)可控，則必可用狀態(tài)反饋的方法進(jìn)行極點(diǎn)配置來改變系統(tǒng)性能。 引入狀態(tài)反饋后系統(tǒng)模型如下式所示： （2）所給系統(tǒng)可觀，則系統(tǒng)存在狀態(tài)觀測(cè)器 4、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）某系統(tǒng)狀態(tài)方程如下 理想閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)為.（1）采用 Ackermann 公式計(jì)算法進(jìn)

2、行閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置； 代碼： A=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2; B=1; 3; -6; P=-1 -2 -3; K=acker(A,B,P) Ac=A-B*K eig(Ac)（2）采用調(diào)用 place 函數(shù)法進(jìn)行閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置；代碼： A=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2; B=1;3;-6; eig(A) P=-1 -2 -3; K=place(A,B,P) eig(A-B*K)（3）設(shè)計(jì)全維狀態(tài)觀測(cè)器，要求狀態(tài)觀測(cè)器的極點(diǎn)為代碼：a=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2;b=1;3;-6;c=1 0 0;p=-1 -2 -3;a1=a;b1=c;c1=b;K=a

3、cker(a1,b1,p);h=(K)ahc=a-h*c（2）已知系統(tǒng)狀態(tài)方程為： （1） 求狀態(tài)反饋增益陣K，使反饋后閉環(huán)特征值為-1 -2 -3；代碼：A=0 1 0;0 0 1;4 -3 -2;b=1;3;-6;p=-1 -2 -3;k=acker(A,b,p)A-b*keig(A-b*k)（2）檢驗(yàn)引入狀態(tài)反饋后的特征值與希望極點(diǎn)是否一致。 （3） 比較狀態(tài)反饋前后的系統(tǒng)階躍響應(yīng)。 代碼：A1=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2;B1=1;3;-6;C1=1 0 0;D1=0;G1=ss(A1,B1,C1,D1);y1,t1,x1=step(G1); P=-1 -2 -3;K=a

4、cker(A1,B1,P);abk=A1-B1*K; A2=abk;B2=B1;C2=C1;D2=D1;G2=ss(A2,B2,C2,D2);y2,t2,x2=step(G2); hold onplot(t1,x1)plot(t2,x2)（4）設(shè)計(jì)全階狀態(tài)觀測(cè)器，要求狀態(tài)觀測(cè)器的極點(diǎn)為-5 -6 -7。 （5）檢驗(yàn)全維狀態(tài)觀測(cè)器的特征值與希望特征值是否一致. 代碼：a=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2;b=1;3;-6;c=1 0 0;p=-5 -6 -7;a1=a;b1=c;c1=b;K=acker(a1,b1,p);h=(K)ahc=a-h*ceig(a1-b1*K)五、實(shí)驗(yàn)心得通過本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)習(xí)了解了閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置定理及算法以