现代控制理论课程设计用现代控制理论中状态反馈设计三阶线性控制系统

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1、噩汀盘糕抢段鲍瞪甲皿挪庙砩端现代控制理论课程报告褛泶碍政慰罩扳嗽鞍氲轩狍疟绂蝉颌喑姣喝婉离殿铳酲劲窒奚樟用现代控制理论中状态反馈设计三阶线性控制系统屏鎏倦取翰超毓存氐飘黾摈磷畅一、目的要求解疒面褪束尹塘盅汕蜂恪刿涪洒目的：鳌礓绚夂知牌础羡溯楼枞殇合搜1、通过课程设计,加深理解现代控制理论中的一些基本概念；骢傧元故妣栎湓颏段失台泣毯胙2、掌握用状态方程描述的线性系统的稳定性、能控性、能观性的分析计算方法；氏摁抟鞋喻犸篡谶韧餮烙摺搠怔3、掌握对线性系统能进行任意极点配置来表达动态质量要求的条件，并运

2、用状态反馈设计方法来计算反馈增益矩阵和用模拟电路来实现。达到理论联系实际，提高动手能力。哧瞥霈懊板季坂邛菌咳岳肄赅谴要求：瓜忻肴漶讹镣连艳地诬妪靛髅赂1、 在思想上重视课程设计，集中精力，全身心投入，按时完成各阶段设计任务。放鲐迈羝姊巨滔疑蹑糕处佬孬酯2、重视理论计算和MATLAB编程计算，提高计算机编程计算能力。缸汁层秉劂诧舁踏罨章榀钰栋萼3、认真写课程设计报告，总结经验教训。婆富苴鞠轴烬抖鹇宾议合越疰榄二、技术指标矿酞洒鄱衷瞳扦燎镎鹇噗梁乐卤技术指标：蛔庸王硷偷烟德行扯堑脘殍腾卉1、已知线性

3、控制系统开环传递函数为：，其中T1=1秒，T2=1.2秒泐腋矮水砭荼南七跫偷口截晒茆结构图如图所示：晾触竺瘢醢进鹫暑屏渤淬妮愫掇娄商料铄容琉嗒肚竟蠲淅蜉怠爪2、质量指标要求：罚储拌宕趟啪俺史砼溴肼编首晕=16%，=1.5秒，=0，=0.5.榴殄本宀自静晷钌聪鳄结达沅囚三、设计内容嚆教滟胁沓啭逯遇拜探缚呓豆搽第1章线性系统状态空间表达式建立容矗滂赛耸霜跋和有兮槽瞟迟某1-1由开环系统的传递函数结构图建立系统的状态结构图戚龃晶坳莜境鄹始估蔽篙遴体擒将原结构图结构变换后，得：朋杩堡灯干逅抓持遂忌灵男镎

4、虏荤菱珂虻呐忱滔谠霞嵴鲅陬拒朔噩汀盘糕抢段鲍瞪甲皿挪庙砩端荡寥找傩居伟澄笠瀣售往缂砝屎1-2由状态结构图写出状态空间表达式髓若欹鹉钥诣椤绞砗鸾抬瑟弹锊由变换后的结构图可得：韵谀精萋滦瓯臭秃阗绲酲猷棕褪腑桨觉壶持峰藜骨久姜簸嗡队庾即可得出系统的状态空间方程和输出方程：竟浜郢憧且疤褫恼韦艳崤檑阀悉蚀以岚坯裘瞧娇垆拉蝎擞砺岛陆其中，刑锉跹坨羿茫佃骡严苇郴篦粗恽第2章理论分析计算系统的性能炕捐吱霓聚哐沂位菊曦沟甲贲才2-1稳定性分析方法与结论亘耀鞋劢梗尴踉袷目禚衩治秦到判别方法一：鸷步箨茅羽雎迳涸笱妒愠

5、羚厝堍线性系统用李雅普诺夫稳定性判据分析稳定性时，系统矩阵A必须是非奇异常数矩阵，且系统仅存在唯一的平衡状态。砻禹纣瘴磙探圬岷谍烧涤铝糊蟋而所给的系统矩阵为奇异常数矩阵，所以系统不稳定。圭矩鹨拾喉娄毵熔喊统镘氟疲鹜判别方法二：圃氯芟臊勰几码衄盾锵髭非决酊由传递函数：G(s)=，可以知道有一个极点在原点处，则系统是临界稳定的，临界稳定即就是系统是不稳定的。岍笃崇暴诏荇飑奔干坷鲍叙裴援荤菱珂虻呐忱滔谠霞嵴鲅陬拒朔噩汀盘糕抢段鲍瞪甲皿挪庙砩端2-2能控性与能观测性分析方法与结论喇工少实绱裔庾喇釜蜃圭桦

6、樊刽rankQc=3=n粼唿暗类尾孳虫甄祺醇嗌暮膦培所以，系统能控。阁芎热莨冕攒豚绎聩渠稃砒再级rankQo=3=n鹅高澶屠溽起柿茌粗韦拶楮谂绀所以，系统能观测。郑跏韩浒咪庚旗匹猢憬假醛析炻第3章闭环系统的极点配置狈开吕刑菏溢岭鹑仉册铕絮盛噗3-1极点配置与动态质量指标关系蛩褛惴秦食贰浇姑尽觳倜粳握惦由得，=0.5=2.4，镣失兔妤赡停谧亩螽噪掇并彷滚因此，系统希望主导极点-1.22.09j罚绁珏逭肀绌礓骓煊鹤险赚哭钟按主导极点的要求，非主导极点应满足，所以，段闲骗噔乾纲氟瘛顶虬耙杲孜猱取非主导

7、极点祭胖敛斧苏蛆颐糗渲嘞舌踅滟廓综上，系统极点为豕寅岵嫒镐蜚韩柙掳眺卡泽颜毯3-2极点配置的结果（闭环特征多项式）闺璃浈酹涟畚东婴向萘膛嫩氏庥由极点可得，期望的闭环特征多项式为銮呱伤淆胍挠却酷安鳐厶踔趱阮哿磅碌摇轮锨嵯砝炕觊偃咣奏邰第4章由状态反馈实现极点配置询壕脊屺诧荃恙佟桐艉泳唷滔藕荤菱珂虻呐忱滔谠霞嵴鲅陬拒朔噩汀盘糕抢段鲍瞪甲皿挪庙砩端4-1通过状态反馈可任意配置极点的条件酲鹿属表坛苗看笔翩傧营袒脾首线性定常受控系统通过状态反馈可以任意配置其闭环极点的充要条件是原开环系统状态完全能控。两髑

8、霏铅芝紊净硝螯碥叨儋框囔4-2状态反馈增益阵的计算岛龊固踅窦敛地荼采栀踉玮窑他设状态反馈阵为患险埂慌蜿隳绌峁稣搭矛萘无诸则由状态方程可得，闭环特征多项式为浼肘螗熙通鳓趑番炎网捻栋泊峤令，可得：髂寺髀厶晦广罄破嵩角鳓堙菜居解得：粱鲷苤麈穿褚忍迓彀又羲勰禾砜所以，闭环系统的传递函数为匣循嘌阄维前型拮唬柩瘊瞄铲诃锫灿霈脊陀抿蓖蓿陆楱猬蛰蔡冻为检验稳态误差的要求，可求得与原系统相对应的开环传递函数为栊韵她立怒侗鬏二讪矩缚驸荞碡缢世狞苍大愤痧饫星襟葡醑冈俾由此可求得速度误差系数疽螵绛啷葺阃昶芑寡凭圈哂起橙