利用狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)二十八 利用狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋的系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)】【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握用狀態(tài)反饋進(jìn)行極點(diǎn)配置的方法。2、了解帶有狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)。3、練習(xí)控制性能比較與評(píng)估的方法。【實(shí)驗(yàn)設(shè)備與軟件】1、MATLAB軟件。2、labACT實(shí)驗(yàn)箱?！緦?shí)驗(yàn)原理】1、閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)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(diǎn)。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(dòng)影響、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)解耦等方面獲得廣泛應(yīng)用。2、為了實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋，需要狀態(tài)變量的測(cè)量值，而在工程中，并不是狀態(tài)變量都能測(cè)量到，而一般只有輸出可測(cè)，因此希望利用系統(tǒng)的輸入輸出量構(gòu)成對(duì)系

2、統(tǒng)狀態(tài)變量的估計(jì)。解決的方法是用計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)與實(shí)際系統(tǒng)具有同樣動(dòng)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(cè)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(cè)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(jì)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(diǎn)配置的需要選擇反饋增益陣k，然后按觀測(cè)器的動(dòng)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(diǎn)。因此系統(tǒng)的極點(diǎn)配置和觀測(cè)器的設(shè)計(jì)可分開進(jìn)行，這個(gè)原理稱為分離定理?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、過程與分析】1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)控制系統(tǒng)如圖1所示，要求設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋陣K，使動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)滿足超調(diào)量，峰值時(shí)間。圖 1由圖可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)關(guān)系為: (1) (2) (3)對(duì)上(1),(2),(3)化簡(jiǎn)并反變換: (4) (5) (6)對(duì)上(4),(5),(6)列寫狀態(tài)方程形式（狀態(tài)空間表達(dá)式）： (7) (8)實(shí)驗(yàn)仿真圖1運(yùn)算放大器描述系統(tǒng)仿真運(yùn)行圖2狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置仿真模型仿真運(yùn)行圖3.狀態(tài)觀測(cè)器仿真模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過本