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1、实验二十八利用状态观测器实现状态反馈的系统设计【实验地点】【实验目的】1、掌握用状态反馈进行极点配置的方法。2、了解带有状态观测器的状态反馈系统。3、练习控制性能比较与评估的方法。【实验设备与软件】1、MATLAB 软件。2、labACT实验箱。【实验原理】1、闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关，在状态空间的分析中可利用状态反 馈来配置系统的闭环极点。这种校正手段能提供更多的校正信息，在形成最优控制率、抑制 或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。2、为了实现状态反馈，需要状态变量的测量值，而在工程中，并不是状态变量都能测 量到，而一般只有输出可测，因此希望利用系统的输入输出量构
2、成对系统状态变量的估计。 解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样动态方程的模拟系统，用模拟系统的状 态向量作为系统状态向量的估值。状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差，而引起误差的原因之一是无法使状 态观测器的初态等于原系统的初态。引进输出误差的反馈是为了使状态估计误差尽可能快 地衰减到零。3、若系统是可控可观的，则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k，然后按观测器的 动态要求选择H，H的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。因此系统的极点配置和 观测器的设计可分开进行，这个原理称为分离定理。【实验内容、方法、过程与分析】1、实验内容设控制系统如图1所示，要求设计状态反馈阵 K
3、，使动态性能指标满足超调量 。 5%，峰值时间茅0.55。图1由图可得系统传递函数关系为:X (5)20.055 +1=x 1( 5)U (5) - X (5)5=X 2( 5 )X 1( 5)= r (5)(3)对上(1),(2), (3)化简并反变换:0.05x (t) + x (t) = x (t) (4)x (t) + x (t) = u (t)x1(t) = y (t)(6)对上(4),(5),(6)列写状态方程形式(状态空间表达式):x_-2020-x 一01=1+x-10x1 L J2-12u(8)y = h 0气x1- 2实验仿真图1.运算放大器描述系统仿真运行图2.状态反馈实
4、现极点配置仿真模型仿真运行图日W Q昌A I W电）电归| t成禽皿|岛尊扇靠|泞卦|睇度外 *.顼切卷亍竺1： T苴器&11不苴器XSC1 |电路1VA3.状态观测器仿真模型T2-T1时间 0,000 s 0.000 s 0.000 s0,000 V o.ooa v o.ooa v0,000 V o.ooa v o.ooa v反向 1保存Ext. TriggerAvtioliiigjiB p,i-i甬道日r比例 |500 msZ3iv比5 g比例|5 g也沿k毛|7 B 1外部1M位置”立置|o _Y位置|0电平hv所加甘|旧料|她1|AC 0 | DC |AC 0 | DC | - | P
5、类型.正弦i标准i自动ii无，T2-T1时间 0.000 s通道_Ao.oao v通道0.000 V反向 10.000 so.oao v0.000 V保存0.000 sO.OtJO V0.000 VExt, Triggerr通道占MB触发比例|5加iv比例|5加廿边沿B J 1, B 1外部1丫位置|oY位置|0电平 ovac 0 | dc (*fftc 0 1 DC 1 - J 类型正I标准L自动|无时间靠L_比例 200 ms/DivXfeS o 而加载I日间词实验结果图实验结论通过本次实验，我们掌握用状态反馈进行极点配置的方法和了解带有状态观测器的状态反馈系统。1下载本文档，可以自由复制内容或自由编辑修改内容，更多精彩文章，期待你的好评和关注，我将一如既往为您服务】
