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文檔簡介

實驗一極點配置全狀態反饋控制一、實驗目的?學習并掌握用極點配置方法設計全狀態反饋控制系統的方法。?用電路模擬與軟件仿真方法研究參數對系統性能的影響。二、實驗內容1.設計典型二階系統的極點配置全狀態反饋控制系統，并進行電路模擬與軟件仿真研究。三、實驗步驟1?典型二階系統參閱本實驗附錄1,對一已知二階系統(見圖8.1.1)用極點配置方法設計全狀態反饋系數。見圖8.1.2和圖8.1.3，利用實驗箱上的電路單元 U9、U11、U12和U8,按設計參數設計并連接成系統模擬電路，測取階躍響應，并與軟件仿真結果比較。改變系統模擬電路接線，使系統恢復到圖 8.1.1所示情況，測取階躍響應，并與軟件仿真結果比較。以上兩步驟中，測取階躍響應以及系統軟件仿真的具體操作方法請參閱 “實驗一”的實驗步驟2和3，這里不再贅述。對實驗結果進行比較、分析，并完成實驗報告。四、附錄1.典型二階系統全狀態反饋的極點配置設計方法(1)被控對象狀態方程與能控性若被控系統(A、B、C)完全能控，則通過狀態反饋可以任意配置極點。取圖 8.1.1所示系統為實驗系統：X1X1圖8.1.1可見系統開環傳遞函數為 G(S) ，取圖中x1，x2為狀態變量，將系統開環傳S(0.05S+1)遞函數表示為被控對象狀態方程 S(A,B,C)，可以得:故有-20 20.000u故有-20 20.000uRankW^=Rank[B|AB]=Rank[；=2可見狀態完全可控。(2)理想極點配置期望的性能指標為：超調量M期望的性能指標為：超調量Mp^25% ，峰值時間tp遼0.5Mp二_0.25Mp二_0.25選擇=0.707-0.5s選擇?，n=1°1/S于是可以得到理想極點為:P于是可以得到理想極點為:Pi=—7.07+j7.07,P2=—7.07-j7.07理想特征方程為:s理想特征方程為:s22ns =s214.14s100s+20-20si-A+Bks+20-20si-A+Bk—Ks+k2配置理想極點，則有(3)狀態反饋系數確定加入全狀態反饋后系統的特征方程為于是可計算出K二k,k2丨二10.9,-5.91-s2-(20k2)s20k220k^0s2(20k2)s20(k1k2^s214.14s100咋）c(S]圖8.1.2系統的模擬電路圖如圖 8.1.3所示。圖中參數Rx1,咋）c(S]圖8.1.2系統的模擬電路圖如圖 8.1.3所示。圖中參數Rx1,Rx2分別為18k「,33k[1，注

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