毕业论文-线性二次型最优控制器的matlab实现

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1、湖北文理学院物理与电子工程学院2014届本科毕业论文论文题目线性二次型最优控制器的matlab实现班级　　　　姓名　学号　　　指导教师（职称）   线性二次型最优控制器的MATLAB实现摘要：本文从线性二次型最优控制器原理出发，对象是现代控制理论中用状态空间形式给出的线性系统，目标函数为状态和控制输入的二次型函数。通过加权矩阵Q和R的一些选择规则，利用MATLAB仿真分析参数Q和R的变化对最优控制系统的影响，然后对其最优控制矩阵进行求解。分别介绍了连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现，离散系统相形二次型最优控制的MATLAB实现和最优观

2、测器的MATLAB实现这三种研究方案，以不同的程序实现其功能。关键词:MATLAB；线性二次型；最优控制；矩阵ApplyingMATLABtotheDesignoftheLinearQuadraticOptimalControllerAbstract：Inthispaper,startingfromtheprincipleofthelinearquadraticoptimalcontroller,theobjectisgiventhelinearsystemusingtheformsofstatespaceinmoderncontroltheo

3、ry,theobjectivefunctionisthetwotypeoffunctionofstateandcontrolinput.ThroughsomeselectionrulesoftheweightingmatricesQandR,analysisofthechangesofparametersQandRinfluenceontheoptimalcontrolsystembyusingMATLABsimulation,andthentosolvetheoptimalcontrolmatrix.Respectivelyintroduce

4、sthecontinuoussystemlinearquadraticoptimalcontrolMATLAB,DiscretesysteminquadraticoptimalcontrolMATLAB,TheoptimalobserverMATLABthesethreeresearchprograms.Realizeitsfunctioninadifferentprogram.Keywords:MATLAB;Linearquadratic;Theoptimalcontrol;Matrix目录1引言11.1概述11.2课题研究的背景、意义及研究

5、概况11.3本文研究的主要内容32最优控制的基本概念42.1最优控制基本思想42.2最优控制问题的求解方法52.3Q、R的选择原则62.4加权矩阵的调整62.4.1廉价控制62.4.2昂贵控制72.5问题的阐述82.6问题的求解92.7利用仿真给定的控制系统93最连续系统最优控制的MATLAB实现123.1连续系统线性二次型最优控制123.2连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现134离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现144.1离散系统稳态线性二次型最优控制144.2离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现155最优观测器的

6、MATLAB实现165.1连续时不变系统的Kalman滤波165.2Kalman滤波的MATLAB实现174结论19[参考文献]20致谢211引言1.1概述近年来，仿真技术得到广泛的应用与发展，在系统设计、目标与环境模拟、人员培训等方面取得了丰硕成果，随着计算机技术的快速发展，控制系统的计算机辅助设计与分析得到了广泛应用，目前已经达到了相当高的水平。在以数字计算机和应用软件为基础的数字仿真领域，以MATLAB为代表的优秀系统软件使得数字仿真技术进入到一个崭新的阶段。MATLAB是国际控制界应用最广泛的计算机辅助设计与分析工具，它集数值分析、信号

7、处理和图形、矩阵运算显示于一体，构成了一个方便的、良好的用户环境，其强大的科学计算与可视化功能，还有简单易用的开放式可编程环境，使得MATLAB在控制领域的各个方面都得到了广泛应用[1]。数字仿真CAD技术已经成为当今工业自动化专业人员应该熟练掌握的基本技能。现代控制理论中处理的问题是多变量问题，向量空间理论和矩阵是其主要的数学基础，它是对系统的状态进行分析和综合理论。最优控制问题是在给定评价函数和限制条件下，寻找使系统性能指标最优的控制问题。这里的评价函数，也就是性能指标，是为了评价系统的优劣所规定的标准，也称作目标函数；限制条件即约束条件，

8、是物理上对系统所施加的一些限制；要寻找的控制规律也就是综合控制器[2]。根据系统数学模型，选择一个容许的控制规律，在一定条件下，使得控制系统在完成所要