利用狀態(tài)觀測器實現(xiàn)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)設(shè)計

1、實驗二十八利用狀態(tài)觀測器實現(xiàn)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)設(shè)計【實驗地點】【實驗?zāi)康摹?、掌握用狀態(tài)反饋進(jìn)行極點配置的方法。2、了解帶有狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)。3、練習(xí)控制性能比較與評估的方法?！緦嶒炘O(shè)備與軟件】1、MATLAB軟件。2、labACT實驗箱。【實驗原理】1、閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能與系統(tǒng)的特征根密切相關(guān)，在狀態(tài)空間的分析中可利用狀態(tài)反饋來配置系統(tǒng)的閉環(huán)極點。這種校正手段能提供更多的校正信息，在形成最優(yōu)控制率、抑制或消除擾動影響、實現(xiàn)系統(tǒng)解耦等方面獲得廣泛應(yīng)用。2、為了實現(xiàn)狀態(tài)反饋，需要狀態(tài)變量的測量值，而在工程中，并不是狀態(tài)變量都能測量到，而一般只有輸出可測，因此希望利用系統(tǒng)的輸入輸出量構(gòu)成對系統(tǒng)

2、狀態(tài)變量的估計。解決的方法是用計算機(jī)構(gòu)成一個與實際系統(tǒng)具有同樣動態(tài)方程的模擬系統(tǒng)，用模擬系統(tǒng)的狀態(tài)向量作為系統(tǒng)狀態(tài)向量的估值。狀態(tài)觀測器的狀態(tài)和原系統(tǒng)的狀態(tài)之間存在著誤差，而引起誤差的原因之一是無法使?fàn)顟B(tài)觀測器的初態(tài)等于原系統(tǒng)的初態(tài)。引進(jìn)輸出誤差的反饋是為了使?fàn)顟B(tài)估計誤差盡可能快地衰減到零。3、若系統(tǒng)是可控可觀的，則可按極點配置的需要選擇反饋增益陣k,然后按觀測器的動態(tài)要求選擇H,H的選擇并不影響配置好的閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點。因此系統(tǒng)的極點配置和觀測器的設(shè)計可分開進(jìn)行，這個原理稱為分離定理?！緦嶒瀮?nèi)容、方法、過程與分析】1、實驗內(nèi)容設(shè)控制系統(tǒng)如圖1所示，要求設(shè)計狀態(tài)反饋陣K,使動態(tài)性能指標(biāo)滿足超

3、調(diào)量仃W5%,峰值時間tp-0-5so圖1由圖可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)關(guān)系為X2(s)0.05s1=xi(s)(2)Xi(s)=Y(s)對上(1),(2),(3)化簡并反變換0.05x1x1(t)=x2(t)(4)X2(t)Xi(t)=u(t)(5)xi(t)=y(t)(6)對上(4),(5),(6)列寫狀態(tài)方程形式(狀態(tài)空間表達(dá)式)：x1=一2°20x10Ux2_-10)21(8)實驗仿真圖1 .運算放大器描述系統(tǒng)XFG1?=|:A：R1：疑：,R2.：5叩叩0P07CP：R3：I-WmAZDOkD.fl1,=OP07CPOP07：R5：VvV-：G1-IF2uF-WVC2：R4：AAA-

4、IR6*-Wv-1QKH''''1uFWvOP07CP仿真運行圖如查暑記錄典_I回liW文銀F浦里視盟V)TS(T)_口H。金后I1電塞上|癌回的&心畫|蝎國會或|紳t?|岫運示誠器-的亡11電路115.011111111：r15.0toja酶肝出tv)2 .狀態(tài)反饋實現(xiàn)極點配置仿真模型仿真運行圖卡百百元所嬖如麗舊旃5-工具m皿。冷區(qū)肥里且里旦卜戈:、（&心£了遞至理目目示廢法-應(yīng)“示激器"11電路1?.Q-1.r30E國武田田飛)SelectedTee油百A3.狀態(tài)觀測器仿真模型ftOUklJR13=ViA-WQhnL-S-KJOkOHI4AW-IQOikn示波器xscit一-T1T1T2T2-時000000通道一A0.000V0.000V0.000V通道A通道.B0.000V0.000V0.000V比例MOms/Div比例|5V/DivX位置oY位置0而加載|B/a|A拒I|aE0IDCIG通道B比例|5V,vY位置f0aToJdcMg觸發(fā)邊沿區(qū)b!外