2017-2018学年高二化学苏教版选修六（浙江专用）创新同步课时限时训练+专题1+课题三+硝酸钾晶体的制备+word版含答案

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1、研究生课程论文(2014-2015学年第一学期)车载天线伺服系统模型的降阶与控制器设计分析提交日期：研究生签名：学号学院课程编号课程名称线性系统学位类别任课教师教师评语：成绩评定：分任课教师签名：年月日摘要对高阶系统模型的降阶和控制器的设计与综合历来是自动控制领域里基本且重要的问题，围绕这两个问题已产生了许多方法并且在实际中得到广泛应用。本文以一个5阶的车载天线伺服系统模型为例，将此高阶模型降为二阶系统，采用包括PID控制器，超前-滞后控制器,分别运用极点配置、LQR、H∞设计结合内模原理设计状态反馈控

2、制器，以及基于LQR的输出反馈控制器等在内的多种方法控制器来使系统达到一定的性能指标。通过分析使用控制器后的系统阶跃响应曲线和伯德图，了解控制器各参数对系统的影响；讨论了常数干扰情况下，受控系统的性能的变化情况。最终，通过对此车载天线伺服系统模型以上几个问题的讨论与分析，具体的阐释了高阶系统的控制器的设计方法。关键词：模型降阶；PID；超前-滞后；极点配置；LQR；H∞目录第一章问题描述-1-第二章系统模型及降阶-3-2.1原系统模型-3-2.2系统降阶-4-2.2.1平衡实现-4-2.2.2奇异值分解

3、-5-2.2.3系统降阶-6-2.3降阶结果分析-7-2.3.1平衡降阶结果分析-7-2.3.2消除零点降阶结果分析-8-第三章经典控制器设计-10-3.1PID控制器的设计-10-3.1.1PID控制器原理-10-3.1.2PID控制器各个环节的作用-11-3.1.3PID控制器参数整定-11-3.1.4PID控制器仿真-14-3.1.5PID控制结果分析-15-3.1.6本章小结-19-3.2超前-滞后控制器设计-20-3.2.1超前-滞后控制器原理-20-3.2.2超前-滞后控制器参数整定-22-

4、3.2.3超前-滞后控制结果分析-25-3.2.4本章小结-28-第四章现代控制器设计-29-4.1极点配置状态反馈控制-29-4.1.1极点配置状态反馈控制原理-29-4.1.2极点配置状态反馈控制参数计算-32-4.1.3极点配置状态反馈控制参数整定-33-4.1.4极点配置状态反馈控制仿真-37-4.1.5常数干扰情况-43-4.1.6本章小结-47-4.2LQR状态反馈控制器-48-4.2.1LQR基本原理-48-4.2.2LQR状态反馈参数整定-50-4.2.3常数负载扰动分析-56-4.2.

5、45阶和上包络系统LQR状态反馈控制及仿真-57-4.2.5本章小结-58-4.3H∞控制器设计-60-4.3.1H∞控制原理-60-4.3.22阶系统的H∞控制模型-63-4.3.32阶系统的H∞控制参数整定-64-4.3.4常数负载扰动分析-65-4.3.55阶系统控制和上包络线控制-66-4.3.6本章小结-67-第五章总结-69-参考文献-70-第一章问题描述车载天线伺服系统速度环的5阶辨识模型如下：1，将上述5阶辨识模型G5降阶注1为2阶标称模型G2和不确定性上包络模型Gsup，三者的幅频特性

6、如图1所示。比较三者的阶跃响应和伯德图以及频域指标和时域指标，分析所得降阶模型在不同频段上的误差，说明对控制器设计带来的影响。图12，设计经典控制器注2，如PID，※超前-滞后控制※(非重点)，给出阶跃响应和伯德图以及频域指标和时域指标，说明控制器参数对闭环系统影响。3，针对G2，运用极点配置、LQR、H∞的状态空间法设计状态反馈控制器。要求闭环系统可无静差地跟踪阶跃信号，系统常数负载扰动注3-70-情况下，闭环系统可同样对阶跃信号达到无静差跟踪。给出阶跃响应和伯德图以及频域指标和时域指标，分析系统的稳

7、定裕量，说明控制器参数对闭环系统影响。1，运用3中得到的控制器控制注4G5与Gsup。若闭环系统稳定，给出阶跃响应和伯德图以及频域指标和时域指标，比较与3中的差异，并分析原因。若所得闭环系统不稳定，重复3、4步骤，直至获得稳定的控制器注5。2，要求2、3、4所设计控制器，在超调量小于30%的情况下，控制G2或G5的过渡时间不大于0.5s；控制Gsup过渡时间不大于1s。注1：降阶方法不局限于平衡截断法，可以使用多种降阶方法；注2：可以针对G2进行控制器设计，但是所得控制器一定要通过G5与Gsup的验证；

8、注3：扰动的位置在速度环输出端；注4：提示可以采用输出反馈的形式，也可以使用其他形式；注5：若无法完成4中控制器对G5与Gsup的验证，则论文被视为不合格。注6：注意课程论文不同于小作业，最后提交论文要具有一般论文的结构，不能只是对上述问题简短作答。注7：大作业中Gsup可以取下式：也可以自己设定，但Bode图幅频特性必须是实际模型幅频特性的近似上包络线。图1中的实测模型BODE图可以运用文件data.txt中的辨识输入输出数据(采样时间为