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文档简介

实验一极点配置全状态反馈控制一、实验目的•学习并掌握用极点配置方法设计全状态反馈控制系统的方法。•用电路模拟与软件仿真方法研究参数对系统性能的影响。二、实验内容1.设计典型二阶系统的极点配置全状态反馈控制系统，并进行电路模拟与软件仿真研究。三、实验步骤1•典型二阶系统参阅本实验附录1,对一已知二阶系统(见图8.1.1)用极点配置方法设计全状态反馈系数。见图8.1.2和图8.1.3，利用实验箱上的电路单元 U9、U11、U12和U8,按设计参数设计并连接成系统模拟电路，测取阶跃响应，并与软件仿真结果比较。改变系统模拟电路接线，使系统恢复到图 8.1.1所示情况，测取阶跃响应，并与软件仿真结果比较。以上两步骤中，测取阶跃响应以及系统软件仿真的具体操作方法请参阅 “实验一”的实验步骤2和3，这里不再赘述。对实验结果进行比较、分析，并完成实验报告。四、附录1.典型二阶系统全状态反馈的极点配置设计方法(1)被控对象状态方程与能控性若被控系统(A、B、C)完全能控，则通过状态反馈可以任意配置极点。取图 8.1.1所示系统为实验系统：X1X1图8.1.1可见系统开环传递函数为 G(S) ，取图中x1，x2为状态变量，将系统开环传S(0.05S+1)递函数表示为被控对象状态方程 S(A,B,C)，可以得:故有-20 20.000u故有-20 20.000uRankW^=Rank[B|AB]=Rank[；=2可见状态完全可控。(2)理想极点配置期望的性能指标为：超调量M期望的性能指标为：超调量Mp^25% ，峰值时间tp辽0.5Mp二_0.25Mp二_0.25选择=0.707-0.5s选择•，n=1°1/S于是可以得到理想极点为:P于是可以得到理想极点为:Pi=—7.07+j7.07,P2=—7.07-j7.07理想特征方程为:s理想特征方程为:s22ns =s214.14s100s+20-20si-A+Bks+20-20si-A+Bk—Ks+k2配置理想极点，则有(3)状态反馈系数确定加入全状态反馈后系统的特征方程为于是可计算出K二k,k2丨二10.9,-5.91-s2-(20k2)s20k220k^0s2(20k2)s20(k1k2^s214.14s100咋）c(S]图8.1.2系统的模拟电路图如图 8.1.3所示。图中参数Rx1,咋）c(S]图8.1.2系统的模拟电路图如图 8.1.3所示。图中参数Rx1,Rx2分别为18k「,33k[1，注

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