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现代控制理论实验报告.doc
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2022-01-03
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现代控制理论实验报告.doc
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现代控制理论实验报告
一、 实验内容:
已知系统传递函数
1. 用 Simulink 对该系统进行实现
能控性实现
串联实现
能观性实现(选做)
并联实现(选做)
2. 以上述系统的串联实现为基础,实验研究:
系统在初始条件作用下的状态响应和输出响应
系统在阶跃输入信号作用下的状态响应和输出响应
分析系统在状态空间坐标原点的稳定性
3. 以上述系统的串联实现为基础,设计状态反馈控制器
要求:系统输出的最大超调量 ,调节时间
ts
=1秒仿真分析系统的实际工
作效果,由系统输出的实际阶跃响应曲线计算最大超调量、调节时间、稳态误差
等系统的性能参数分析该系统在输出比例控制下是否会存在稳态误差?状态反
馈控制下是否会存在稳态误差?分析出现这种差异的原因,讨论消除状态反馈稳
态误差的方法。
4. 以上述系统的串联实现为基础,设计系统的全维状态观测器,观测器极点全
为-4,仿真分析在原系统和观测器系统初始条件相同和不同时,观测状态与原
状态变量的差值随时间变化的情况,例如改变观测器极点配置到-9,结果有何不
同?
5. 结合以上 3、4 的结果,应用观测状态实现状态反馈控制对比分析实际状态反
馈与观测状态反馈系统控制效果的异同。
6. 选做降维观测器设计及状态反馈
实验平台采用 MATLAB 及Simulink 工具,注意:实验过程中要善于应用 MATLAB
控制系统工具箱的工具。
二、实验过程、结果及分析:
1.用 Simulink 对该系统进行实现
能控性实现
(1)
(2)很容易就可以得到能控Ⅰ型实现,状态空间表达式如下:
(3)由上述表达式可得结构模拟图如下:
-5
∫
-6
∫ ∫
6
6
u
y
(4)根据结构模拟图在simulink中仿真子系统如下图:
串联实现
(1)
(2)由上式很容易得到结构模拟图如下:
-2
6
∫ ∫ ∫
-3
(3)根据结构模拟图在simulink中仿真子系统如下图:
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