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文档简介

深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 现代控制理论 实验项目名称： 基于状态反馈的闭环极点配置 学院： 机电与控制工程学院 专业： 自动化 指导教师： 郭小勤 报告人： 学号： 班级： 实验时间： 2012-6-12 实验报告提交时间： 2012-6-16 教务部制 一 实验目的 了解采用状态反馈改善系统性能的方法，应用状态反馈方法配置直线型一级倒立摆系统的极点，设计控制器，并在倒立摆系统实验平台上实现一级倒立摆系统稳定运行。二 实验任务与要求一、 针对一级倒立摆系统，对于给定的动态性能指标（调节时间小于3秒，阻尼比0.5）确定闭环极点（参考值，），设计系统状态反馈阵的参数；二、 在倒立摆系统平台上完成极点配置控制实验。实验要保持倒立状态，当系统受到扰动后仍保持稳定。记录控制结果曲线，并进行讨论。三、 重新选择一组(或多组)期望的闭环极点，设计系统状态反馈阵的参数，在倒立摆系统平台上完成极点配置控制实验，记录控制结果曲线，并和第二条的实验结果进行比较分析。三 实验原理（1） 实验原理若受控系统(A,B)完全能控，则通过状态反馈可以任意配置闭环极点。实验设计原理参见固高倒立摆与自动控制原理实验第82-89页 。 （2） 实验步骤实验步骤参见固高倒立摆与自动控制原理实验第P92-97页。四 实验设备与器件固高科技倒立摆实验系统五 实验步骤（一）对于给定的动态性能指标（调节时间小于3秒，阻尼比0.5）确定闭环极点（参考值，），设计系统状态反馈阵的参数如下运行后，波形如下：（二）给系统一个阶跃，其波形如下图：（三）重新选择一组(或多组)期望的闭环极点，设计系统状态反馈阵的参数其稳定后的波形如下所示：跟之前相比，稳定性更好。受到阶跃干扰之后，能迅速地达到稳定状态跟之前相比能更快地达到稳定。结论：通过配置不同的极点，求状态反馈阵，并在基本相同的扰动，观测扰动下的输出响应由上面的图可以看出在后来选用的极点，输出响应能较快，较平滑的，因此配置极点最合理的五、思考题(1) 原系统为非线性系统，为什么可以用状态反馈方法任意配置闭环极点。答：原系统虽然为非线性系统，但是在很小的時候，可以将系统线性化，线性化后的系统是完全可控的系统，因此可以用状态反馈方法任意配置闭环极点。(2) 控制对象线性化后的输入、状态各是什么？系统阵A 和倒立摆系统的什么有关？电机的模型是用什么表示的？答：控制对象线性化后的输入是F（外界给小车的力）；状态时x、x、； 系统阵A 和倒立摆系统的稳定性和可控性相关联；电机模型用“Servo Motor Control Experiment”来表示。(3) 实验中每台设备所用的控制模型是相同的，为什么结果不同？你认为是什么原因引起的？答：虽然控制模型是一样的，但是每台设备的电机、各种硬件的摩擦系数可能不一样（硬件存在差别），随着使用的时间
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