實(shí)驗(yàn)六狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測(cè)器.docx

《實(shí)驗(yàn)六狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測(cè)器.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、狀態(tài)反饋與狀態(tài)觀測(cè)器——38030229高乙超一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1掌握用狀態(tài)反饋進(jìn)行極點(diǎn)配置的方法。1.2了解帶有狀態(tài)觀測(cè)器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)。二．實(shí)驗(yàn)原理：2.1狀態(tài)反饋：對(duì)于一個(gè)可控的線性時(shí)不變系統(tǒng)E狀態(tài)方程：x=Ax+buy=cx可以通過狀態(tài)反饋：u=r-kx任意配置極點(diǎn)，得到帶有狀態(tài)反饋的可控系統(tǒng)E’:x=(A-bk)x+bry=cx系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:Gs=c(sI-A+bk)-1b對(duì)于E’閉環(huán)矩陣A-bk的特征值可以由k陣配置到復(fù)平面的任意位置。其充要條件是原系統(tǒng)可控。2.2狀態(tài)觀測(cè)器：狀態(tài)反饋可以實(shí)現(xiàn)任意配置極

2、點(diǎn)，但是需要的到系統(tǒng)的狀態(tài)。事實(shí)上，系統(tǒng)的狀態(tài)往往是不能測(cè)量的，因此希望用計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)與實(shí)際系統(tǒng)[A,b,c]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)x作為系統(tǒng)狀態(tài)向量x的估計(jì)值。觀測(cè)器的目的就是為了提供一個(gè)估計(jì)值x使得在t→∞時(shí)，x→x。事實(shí)上，對(duì)于一個(gè)可觀的系統(tǒng)[A,c]有對(duì)偶原理和特征值可分配原理我們可以對(duì)于一個(gè)可控系統(tǒng)[AT,cT]通過HT陣使得AT-cTHT特征值任意配置。如果系統(tǒng)完全客觀，我們就總能找到一個(gè)H陣使得觀測(cè)器的跟蹤誤差以期望的速度趨于零。跟蹤誤差：x=x-x=Ax-x-Hcx-x=(A-H

3、c)x如果系統(tǒng)是可控同時(shí)可觀的那么由分離原理我們可以按照極點(diǎn)配置需要的反饋陣k，按照觀測(cè)器的動(dòng)態(tài)要求選擇H，而互不影響。三．實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)分析：3.1驗(yàn)證過程：被控對(duì)象模擬電路及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，被控對(duì)象傳遞函數(shù)為：Gs=100S2+3.945s+103.57系統(tǒng)響應(yīng)曲線如下：未加狀態(tài)觀測(cè)器:系統(tǒng)仿真(L)，模擬輸出(R)加狀態(tài)觀測(cè)器:系統(tǒng)仿真(L)，模擬輸出(R)3.2對(duì)如下圖控制系統(tǒng)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σ%≤5%，峰值時(shí)間tp≤5.0s。設(shè)計(jì)反饋器電路圖如下：系統(tǒng)響應(yīng)曲線如下：一．實(shí)驗(yàn)總結(jié)：

4、理論上，對(duì)于一個(gè)可觀可控的系統(tǒng)我們可以通過狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測(cè)器滿足我們對(duì)于系統(tǒng)性能的需求，實(shí)際上狀態(tài)觀測(cè)器提供的估計(jì)狀態(tài)是存在一定誤差的，為滿足實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確性的需要，合理的設(shè)計(jì)H陣是有必要的。