利用MATLAB实现极点配置、设计状态观测器(现代控制)要点.pdfVIP

装 订 线 实 验 报 告 实验名称 利用 MATLAB 实现极点配置、设计状态观测器 系 专业 自动化 班 姓名 学号 授课老师 预定时间 实验时间 实验台号 一、目的要求 1 、掌握状态反馈和输出反馈的概念及性质。 2、掌握利用状态反馈进行极点配置的方法。学会用 MATLAB 求解状态反馈矩阵。 3、掌握状态观测器的设计方法。学会用 MATLAB 设计状态观测器。 4、熟悉分离定理，学会设计带有状态观测器的状态反馈系统。 二、原理简述 1、状态反馈和输出反馈 x Ax Bu 设线性定常系统的状态空间表达式为 y Cx 如果采用状态反馈控制规律 u= r-Kx ，其中 r是参考输入，则状态反馈闭环系统的传递函数为： 1 Gk C[ sI (A BK )] B 2 、极点配置 如果 SISO 线性定常系统完全能控，则可通过适当的状态反馈 , 将闭环系统极点配置到任意期望的位 置。 MATLAB提供的函数 acker( ) 是用 Ackermann 公式求解状态反馈阵 K。该函数的调用格 式为 K=acker(A,B,P) 其中 A 和 B 分别为系统矩阵和输入矩阵。 P 是期望极点构成的向量。 MATLAB 提供的函数 place( ) 也可求出状态反馈阵 K 。该函数的调用格式为 K=place(A,B,P) 函数 place( )还适用于多变量系统极点配置， 但不适用含有多重期望极点的问题。 函数 acker( ) 不适用于 多变量系统极点配置问题，但适用于含有多重期望极点问题。 三、仪器设备 PC 计算机， MATLAB 软件 装 订 四、内容步骤、数据处理 线 题 5-1 某系统状态方程如下 0 1 0 1 x 0 0 1 x 3 u 4 3 2 6 y 1 0 0 x 理想闭环系统的极点为 1 2 3 ，试 （1 ）采用直接计算法进行闭环系统极点配置； （2 ）采用 Ackermann 公式计算法进行闭环系统极点配置； （3 ）采用调用 place 函数法进行闭环系统极点配置。 A=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2]; B=[1;3;6]; C=[1 0 0]; D=0; G=ss(A,B,C,D); [Q,D]=eig(A)