帶狀態(tài)觀測(cè)器的控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與仿真-在線瀏覽
2024-08-17 16:44本頁(yè)面
【正文】 的一類動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。60年代初期，為了對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋或其他需要，、通過(guò)重構(gòu)的途徑解決了狀態(tài)的不能直接量測(cè)的問(wèn)題。關(guān)鍵字：系統(tǒng)，狀態(tài)空間，matlab，穩(wěn)定性，反饋，矩陣，增益，指標(biāo)，仿真1 主要技術(shù)參數(shù) 某一DC電機(jī)控制系統(tǒng)圖1 受控系統(tǒng)方框圖 性能指標(biāo)要求 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 超調(diào)量 ； 超調(diào)時(shí)間 秒； 系統(tǒng)頻寬 ； 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo) 靜態(tài)位置誤差（階躍信號(hào)）； 靜態(tài)速度誤差（數(shù)字信號(hào)）；2 設(shè)計(jì)思路 ⑴按圖中選定的狀態(tài)變量建立系統(tǒng)的狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型； ⑵對(duì)原系統(tǒng)在simulink下進(jìn)行仿真分析，對(duì)所得的性能指標(biāo)與要求的性能指標(biāo)進(jìn)行比較； ⑶根據(jù)要求的性能指標(biāo)確定系統(tǒng)綜合的一組期望極點(diǎn)； ⑷假定系統(tǒng)狀態(tài)均不可測(cè),通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的全維狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)； ⑸通過(guò)狀態(tài)反饋法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行極點(diǎn)配置，使系統(tǒng)滿足要求的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)； ⑹合理增加比例增益，使系統(tǒng)滿足要求的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)； ⑺在simulink下對(duì)經(jīng)綜合后的系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證是否達(dá)到要求的性能指標(biāo)的要求。z=[]。sys=zpk(z,p,k)。5 根據(jù)性能指標(biāo)確定系統(tǒng)一組期望極點(diǎn)由于原系統(tǒng)為三階系統(tǒng)，應(yīng)該有三組期望極點(diǎn)，為了計(jì)算的方便引入兩個(gè)共軛的主導(dǎo)極點(diǎn)SS2和一個(gè)遠(yuǎn)極點(diǎn)S3?？梢杂?jì)算求得著三個(gè)期望極點(diǎn)，具體過(guò)程如下?？梢郧蟮茫孩庞?，可得，從而有，于 是選?？梢源_定=。 6 通過(guò)狀態(tài)反饋法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行極點(diǎn)配置 引入狀態(tài)負(fù)反饋K已知能控性判別矩陣為：則由上式知，因?yàn)闈M秩，原系統(tǒng)是完全能控的。 使用Matlab程序求矩陣KA=[5 0 0。0 1 0]。0。c=[0 0 1]。K=acker(A,b,pc)運(yùn)行結(jié)果為K = 7 合理增加比例增益，使系統(tǒng)滿足穩(wěn)態(tài)指標(biāo) 將原有閉環(huán)傳遞函數(shù)乘以比例增益K1，對(duì)應(yīng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為所以由要求的跟蹤階躍信號(hào)的誤差，有解方程，求得。 放大系數(shù)改變后系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性校驗(yàn) 狀態(tài)反饋改變放大倍數(shù)后的仿真圖如圖6所示圖6 放大倍數(shù)改變后的狀態(tài)反饋圖示波器的顯示圖像如圖7所示圖7 閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線 控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)指標(biāo)圖7的局部放大圖以及超調(diào)量、超調(diào)時(shí)間、峰值大小如圖8所示圖8 閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線局部放大 由仿真圖得：，均滿足要求。為此，人們就提出了所謂的狀態(tài)觀測(cè)器或狀態(tài)重構(gòu)問(wèn)題，創(chuàng)造一個(gè)新系統(tǒng)，以原系統(tǒng)的輸入和輸出為輸入，輸出就是對(duì)原系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)。因此，系統(tǒng)的極點(diǎn)可以任意配置。如果僅僅對(duì)閉環(huán)極點(diǎn)乘以3，則阻尼比和最大超量不變，而系統(tǒng)上升時(shí)
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