现代控制实验状态反馈器和状态观测器的设计.doc

状态反馈器和状态观测器设计
一、实验设备
PC 计算机，MATLAB 软件，控制理论实验台，示波器
二、实验目
学****闭环系统极点配备定理及算法，学****全维状态观测器设计法；
掌握用极点配备办法
掌握状态观测器设计办法
学会使用MATLAB工具进行初步控制系统设计
三、实验原理及有关知识
（1）设系统模型如式所示

若系统可控，则必可用状态反馈办法进行极点配备来变化系统性能。


引入状态反馈后系统模型如下式所示：
（2）所给系统可观，则系统存在状态观测器

实验内容
（1）某系统状态方程如下
抱负闭环系统极点为.
（1）采用 Ackermann 公式计算法进行闭环系统极点配备；
代码：
A=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2];
B=[1；3；-6];
P=[-1 -2 -3];
K=acker(A,B,P)
Ac=A-B*K
eig(Ac)
（2）采用调用 place 函数法进行闭环系统极点配备；
代码：
A=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2];
B=[1;3;-6];
eig(A)'
P=[-1 -2 -3];
K=place(A,B,P)
eig(A-B*K)'
（3）设计全维状态观测器，规定状态观测器极点为
代码：
a=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2];
b=[1;3;-6];
c=[1 0 0];
p=[-1 -2 -3];
a1=a';
b1=c';
c1=b';
K=acker(a1,b1,p);
h=(K)'
ahc=a-h*c
（2）已知系统状态方程为：
求状态反馈增益阵K，使反馈后闭环特性值为[-1 -2 -3]；
代码：
A=[0 1 0;0 0 1;4 -3 -2];
b=[1;3;-6];
p=[-1 -2 -3];
k=acker(A,b,p)
A-b*k
eig(A-b*k)
（2）检查引入状态反馈后特性值与但愿极点与否一致。
比较状态反馈先后系统阶跃响应。
代码：
A1=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2];
B1=[1;3;-6];
C1=[1 0 0];
D1=[0];
G1=ss(A1,B1,C1,D1);
[y1,t1,x1]=step(G1);

P=[-1 -2 -3];