現(xiàn)代控制理論-作業(yè)-上機(jī)-實(shí)驗(yàn)2-深大(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 深 圳 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 課程名稱： 現(xiàn)代控制理論 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱： 基于狀態(tài)反饋的閉環(huán)極點(diǎn)配置 學(xué)院： 機(jī)電與控制工程學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 郭小勤 報(bào)告人： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2012-6-12 實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交時(shí)間： 2012-6-16 教務(wù)部制 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解采用狀態(tài)反饋改善系統(tǒng)性能的方法，應(yīng)用狀態(tài)反饋方法配置直線型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的極點(diǎn)，設(shè)計(jì)控制器，并在倒立擺系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。二 實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求一、 針對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)，對(duì)于給定的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（調(diào)節(jié)時(shí)間小于3秒，阻尼比0.5）確定閉環(huán)極點(diǎn)（參考值，），設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀

2、態(tài)反饋陣的參數(shù)；二、 在倒立擺系統(tǒng)平臺(tái)上完成極點(diǎn)配置控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要保持倒立狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后仍保持穩(wěn)定。記錄控制結(jié)果曲線，并進(jìn)行討論。三、 重新選擇一組(或多組)期望的閉環(huán)極點(diǎn)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)反饋陣的參數(shù)，在倒立擺系統(tǒng)平臺(tái)上完成極點(diǎn)配置控制實(shí)驗(yàn)，記錄控制結(jié)果曲線，并和第二條的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。三 實(shí)驗(yàn)原理（1） 實(shí)驗(yàn)原理若受控系統(tǒng)(A,B)完全能控，則通過狀態(tài)反饋可以任意配置閉環(huán)極點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理參見固高倒立擺與自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)第82-89頁(yè) 。 （2） 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟參見固高倒立擺與自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)第P92-97頁(yè)。四 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件固高科技倒立擺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)五 實(shí)驗(yàn)步驟（一）對(duì)于給定

3、的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（調(diào)節(jié)時(shí)間小于3秒，阻尼比0.5）確定閉環(huán)極點(diǎn)（參考值，），設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)反饋陣的參數(shù)如下運(yùn)行后，波形如下：（二）給系統(tǒng)一個(gè)階躍，其波形如下圖：（三）重新選擇一組(或多組)期望的閉環(huán)極點(diǎn)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)反饋陣的參數(shù)其穩(wěn)定后的波形如下所示：跟之前相比，穩(wěn)定性更好。受到階躍干擾之后，能迅速地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)跟之前相比能更快地達(dá)到穩(wěn)定。結(jié)論：通過配置不同的極點(diǎn)，求狀態(tài)反饋陣，并在基本相同的擾動(dòng)，觀測(cè)擾動(dòng)下的輸出響應(yīng)由上面的圖可以看出在后來選用的極點(diǎn)，輸出響應(yīng)能較快，較平滑的，因此配置極點(diǎn)最合理的五、思考題(1) 原系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，為什么可以用狀態(tài)反饋方法任意配置閉環(huán)極點(diǎn)。答：原系統(tǒng)雖然為非線

4、性系統(tǒng)，但是在很小的時(shí)候，可以將系統(tǒng)線性化，線性化后的系統(tǒng)是完全可控的系統(tǒng)，因此可以用狀態(tài)反饋方法任意配置閉環(huán)極點(diǎn)。(2) 控制對(duì)象線性化后的輸入、狀態(tài)各是什么？系統(tǒng)陣A 和倒立擺系統(tǒng)的什么有關(guān)？電機(jī)的模型是用什么表示的？答：控制對(duì)象線性化后的輸入是F（外界給小車的力）；狀態(tài)時(shí)x、x、； 系統(tǒng)陣A 和倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可控性相關(guān)聯(lián)；電機(jī)模型用“Servo Motor Control Experiment”來表示。(3) 實(shí)驗(yàn)中每臺(tái)設(shè)備所用的控制模型是相同的，為什么結(jié)果不同？你認(rèn)為是什么原因引起的？答：雖然控制模型是一樣的，但是每臺(tái)設(shè)備的電機(jī)、各種硬件的摩擦系數(shù)可能不一樣（硬件存在差別），隨著使用的時(shí)間較長(zhǎng)出現(xiàn)了不同