现代控制实验 状态反馈器和状态观测器的设计

1、状态反馈器与状态观测器得设计、实验设备PC计算机,MATLAB软件,控制理论实验台,示波器二、实验目得(1)学习闭环系统极点配置定理及算法，学习全维状态观测器设计法;掌握用极点配置得方法 掌握状态观测器设计方法 学会使用MATLA工具进行初步得控制系统设计三、实验原理及相关知识(1) 设系统得模型如式所示若系统可控，则必可用状态反馈得方法进行极点配置来改变系统性能。引入状态反馈后系统模型如下式所示：(2) 所给系统可观,则系统存在状态观测器uX；Z?Jr=rrCA-f；C g四、实验内容（1）某系统状态方程如下理想闭环系统得极点为、 采用Ackermann公式计算法进行闭环系统极点配置代码:A

2、=0 1 0；0 0 1；4 3 2;B=1； 3； 6;P=1 2 3;K=acker(A,B ,P)Ac=AB*Keig(Ac)W b丄九出LiiLm増i di生LijC1. -laOd0. Um-(-045H-L 4009-i. 14?：4. =S530.2 弓 L9-Z.214JL. 4 = 35Q- 0+50l.iJU-2.2?S址l5 =-3. ：000-2. :.OMCOM采用调用place函数法进行闭环系统极点配置；代码: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(AB*K)?jidian-1. 6a

3、 jG t DlOilDOj -a. 1747 - L. 51691-Q. 17i7 + t.二黑的 q. 7iEl -O.iL 4q5-3.-1. QOjD -I.iCiDOj(3) 设计全维状态观测器，要求状态观测器得极点为代码: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=acker(a1,b1, p);h=(K) ahc=ah*c-IDahc 士410(I01e-2-2已知系统状态方程为：(1)求状态反馈增益阵K,使反馈后闭环特征值为1 2 3;代码:A=0 1 0;0 0 1;4 3 2;b=1；3;6;p=

4、1 2 3;k=acker(A,b ,p)Ab*k eig(Ab*k)(2) 检验引入状态反馈后得特征值与希望极点就是否一致。(3) 比较状态反馈前后得系统阶跃响应。代码: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=ste p(G1);P=1 2 3;K=acker(A1,B1, P);abk=A1B1*K;A2=abk;B2=B1;C2=C1;D2=D1;G2=ss(A2,B2,C2,D2);y2,t2,x2=ste p(G2);hold on plot(t1,x1) plot(t2,x2)Figure 1兗总号 坯 E =00畅I凹 E a I $ 1、 汽動归s 目 aJ20(4)设计全阶状态观测器,要求状态观测器得极点为5 6 7。(5)检验全维状态观测器得特征值与希望特征值就是否一致、代码: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=ah*c eig(a1b1*K) qilA1 WHhuidigt judl：cKtle?4iJlC -10ills =-T.OOdS -4. OOOd -S.QOOO五、实验心得通过本次实验我学习了解了