單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的極點(diǎn)配置與狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的極點(diǎn)配置與狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì) 楊郁佳（1） 倒立擺的運(yùn)動(dòng)方程并將其線性化 選取小車(chē)的位移，及其速度、擺的角位置及其角速度作為狀態(tài)變量，即則系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為設(shè)M=2kg，m=0.2kg，g=9.81m/，則單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的狀態(tài)方程為（2） 狀態(tài)反饋系統(tǒng)的極點(diǎn)配置。首先，使用MATLAB，判斷系統(tǒng)的能控性矩陣是否為滿秩。MATLAB程序如下：A=0 1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 1; 0 0 11 0;B=0; 0.5; 0; -0.5;C=1 0 0 0;D=0;rct=rank(ctrb(A,B)z,p,k=ss2zp(A,B,C,D)

2、MATLAB程序執(zhí)行結(jié)果如下：系統(tǒng)能控，系統(tǒng)的極點(diǎn)為 可以通過(guò)狀態(tài)反饋來(lái)任意配置極點(diǎn)，將極點(diǎn)配置在 MATLAB程序如下：A=0 1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 1; 0 0 11 0;B=0; 0.5; 0; -0.5;P=-3 -4 -5 -6;K=place(A,B,P)MATLAB程序執(zhí)行結(jié)果如下：因此，求出狀態(tài)反饋矩陣為 K=-72.0 -68.4 -332.0 -104.4采用MATLAB/Simulink構(gòu)造單級(jí)倒立擺狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的仿真模型。首先，在MATLAB的Command Window中輸入各個(gè)矩陣的值，并且在模型中的積分器中設(shè)置非零初值：2。運(yùn)行仿真程序

3、，顯示仿真曲線，如下。仿真結(jié)果表明倒立擺的桿子與數(shù)值方向的偏角從初值2，經(jīng)過(guò)控制穩(wěn)定在處。（3） 狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋極點(diǎn)配置。MATLAB程序如下：A=0 1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 1; 0 0 11 0;B=0; 0.5; 0; -0.5;C=1 0 0 0;rob=rank(obsv(A,C)MATLAB程序執(zhí)行結(jié)果如下：Rob=4說(shuō)明系統(tǒng)能觀，可以設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器。取狀態(tài)觀測(cè)器的特征值為-3，-4，-5，-6MATLAB程序如下：A=0 1 0 0; 0 0 -1 0; 0 0 0 1; 0 0 11 0;A1=A;C=1 0 0 0;C1=C;P=-3 -4 -5 -6;H1=place(A1,C1,P);H=H1MATLAB程序執(zhí)行結(jié)果如下：狀態(tài)觀測(cè)器矩陣采用MATLAB/Simulink構(gòu)造具有狀態(tài)觀測(cè)器的單級(jí)倒立擺狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的仿真模型。首先，在MATLAB的Command Window中輸入各個(gè)矩陣的值，并且在模型中的積分器中設(shè)置非零初值：2。運(yùn)行仿真程序，