现代控制实验--状态反馈器和状态观测器的设计.pdf

现代控制实验--状态反馈器和状态观测器的设计 本实验主要内容为设计状态反馈器和状态观测器，旨在学习闭环系统极点配置定理及算法、全维状态观测器设计方法，并使用 MATLAB 工具进行初步的控制系统设计。 1.1 状态反馈器设计 状态反馈器是指通过反馈状态量来改变系统性能的控制方法。实验中，我们学习了使用 Ackermann 公式和 place 函数来进行闭环系统极点配置。Ackermann 公式是一种常用的闭环系统极点配置方法，而 place 函数是 MATLAB 提供的一种闭环系统极点配置函数。通过这两种方法，我们可以设计出满足要求的状态反馈器。 代码: A=[0 1 0;0 0 1;4 3 2]; B=[1; 3; 6]; P=[1 2 3]; K=acker(A,B,P) Ac=AB*K eig(Ac) 代码: A=[0 1 0;0 0 1;4 3 2]; B=[1;3;6]; P=[1 2 3]; K=place(A,B,P) eig(AB*K) 1.2 状态观测器设计 状态观测器是指通过观测状态量来估计系统状态的方法。实验中，我们学习了设计全维状态观测器的方法。通过状态观测器，我们可以估计系统的状态，从而进行控制。 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 1.3 系统性能分析 实验中，我们还学习了如何分析系统性能。我们可以通过比较系统的阶跃响应来分析系统性能的变化。在实验中，我们比较了状态反馈前后系统的阶跃响应。 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]=step(G1); P=[1 2 3]; K=acker(A1,B1,P); abk=A1*B1*K; A2=abk; B2=B1; C2=C1; D2=D1; G2=ss(A2,B2,C2,D2); [y2,t2,x2]=step(G2); hold on plot(t1,x1) plot(t2,x2) 2. 实验心得 通过本次实验，我学习了解了闭环系统极点配置定理及算法、全维状态观测器设计方法，同时又了解到如何用极点配置与状态观测器设计方法，并且学会了使用 MATLAB 工具进行初步的控制系统设计。