状态反馈控制器与状态观测器.docVIP

测控系统课程设计 题目: 状态反馈控制器与状态观测器——方案B1 2 院 （系） 机电及自动化学院 专 业 测控技术与仪器（辅助） 学 号 姓 名 级 别 2 0 0 9 指导老师 2012年6月 摘要 在经典控制系统设计中，对于一个简单的SISO（单输入单输出）闭环系统而言，控制器部分只有简单的增益环节，因此系统仅有唯一的控制参数可供调整。对于N维控制系统，控制器需要至少N个独立变量来调整系统所需根极点的位置，状态反馈控制器则可以将系统的所有状态变量X都进行反馈，将系统的根极点调整到需要的位置。而状态反馈控制的实现前提就是要求系统的所有状态变量可测，此时，利用系统某种数学形式的仿真来估计状态值，即系统的状态观测设计，就可以保证系统带全观测的状态反馈控制顺利实现。本文主要介绍了带全观测器的状态反馈控制器。 关键词：状态反馈，状态观测 Abstract The classical control system design, for a simple SISO (SISO) closed loop system, a controller part is only the simple gain link, therefore only one control parameter can be adjusted. For the N control system, the controller needs at least N independent variable to adjust the system required root pole position, a state feedback controller can be a system of all state variables in X feedback, the system root poles are adjusted to the needs of the location of. While the state feedback control is the premise requirement system realizes all the state variables can be measured, this time using a mathematical form, system simulation to estimate the state value, namely the system state observer design, can guarantee system with full state feedback control for the smooth realization of observation. This paper mainly introduces the observer-based state feedback controller. Key words: state feedback, state observer 目录 1. 状态反馈控制器 - 4 - 1.1状态反馈的定义 - 4 - 1.2状态反馈控制器 - 4 - 1.3完全可控性 - 5 - 1.4状态反馈控制器的极点配置 - 6 - 2.状态观测器设计 - 7 - 2.1系统状态观测器定义 - 7 - 2.2完全可观性 - 9 - 2.3观测器增益的确定 - 10 - 3.带全观测器的状态反馈控制 - 10 - 3.1仿真程序及分析 - 10 - 3.2程序运行结果 - 12 - 4.学习小结 - 13 - 参考文献 - 13 - 状态反馈控制器 1.1状态反馈的定义 经典控制：只能用系统输出作为反馈控制器的输入； 现代控制：由于状态空间模型刻画了系统内部特征，故而还可用系统内部状态作为反馈控制器的输入。 根据用于控制的系统信息：状态反馈、输出反馈 控制系统的动态性能，主要由其状态矩阵的特征值（即闭环极点）决定。基于状态空间表达式，可以通过形成适当的反馈控制，进而配置系统的极点，使得闭环系统具有期望的动态特性。 状态反馈的定义：将系统的每一个状态变量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端，与参考输入相加形成控制律，作为受控系统的控制输入。 给定线性定常被控系统： 选取状态反馈控制律为： 代入可得，状态反馈系统： 1.2状态