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文档简介

1、现代控制理论第四次上机实验报告实验五 利用MATLAB求解极点配置问题实验目的：1、学习极点配置状态反馈控制器的设计算法； 2、通过编程、上机调试，掌握系统极点配置设计方法。实验步骤：1、极点配置状态反馈控制器的设计，采用MATLAB的m-文件编程； 2、在MATLAB界面下调试程序，并检查是否运行正确。实验要求：1、 在运行以上程序的基础上，针对状态空间模型为的被控对象设计状态反馈控制器，使得闭环极点为-4和-5，并讨论闭环系统的稳态性能。先判断系统能控性：>> A = 0 1 ;-3 -4; B = 0;1; Tc=ctrb(A,B)n=size(A);if rank(Tc)=

2、n(1) disp('The system is controlled')else disp('The system is not controlled')endTc = 0 1 1 -4The system is controlled再求状态反馈器：>> A = 0 1 ;-3 -4; B = 0;1; J = -4 -5; K = place(A,B,J)K = 17.0000 5.0000即状态反馈控制器为：u=-Kx状态反馈闭环系统状态空间表达式：x=A-BKxA1=A-BK=0 1;-20 -9配置极点前：>> A=0 1 ;-

3、3 -4; B=0;1; C=3 2;D=0;step(A,B,C,D)得到波形：配置极点后：A变为A1>> A=0 1 ;-20 -9; B=0;1; C=3 2;D=0;step(A,B,C,D)得到波形：由上述两图对比可知，配置极点后，系统动态性能变好，但是稳态误差变大。2、 分析极点配置对稳态性能有何影响？如何消除对稳态性能的负面影响？答：配置极点后动态性能变好，但是稳态误差不能消除。为了消除极点配置对稳态性能的负面影响，在选择期望极点时，要确定各综合指标，一般要注意以下两点：（1）对一个n维系统，必须指定n个实极点或共轭复极点。（2）极点位置的确定，要充分考虑他们对于系统

4、性能的主导影响及其与系统零点分布的状况关系。同时还要兼顾系统抗干扰的能力和对参数漂移低敏感性的要求。3、 受控系统的传递函数为根据性能指标设计状态反馈控制器，将希望极点配置为运行以下m-程序：>> num=20;den=1,20,20;A,B,C,D=tf2ss(num,den);J=-7.07+j*7.07 -7.07-j*7.07; K=place(A,B,J)K = -5.8600 79.9698即状态反馈控制器为：u=-Kx4、输出(线性)反馈能使系统极点任意配置吗？ 答：不能。对完全能控的单输入单输出系统=（A，b，c），不能采用输出线性反馈来实现闭环系统极点的任意配置。为了克服这个弱点，在经典控制理论中，往往采取引入附加校正网络，通过增加开环零、极点的方法改变更轨迹走向，从而使其落在指定的期望位置上。实验心得： 通过此次实验，我更加了解

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