試驗六利用MATLAB設計狀態(tài)觀測器

1、現(xiàn)代控制理論第五次上機實驗報告實驗六利用MATLAB計狀態(tài)觀測器實驗目的：1、學習觀測器設計算法；2、通過編程、上機調(diào)試，掌握基于觀測器的輸出反饋控制系統(tǒng)設計方法。實驗步驟1、基于觀測器的輸出反饋控制系統(tǒng)的設計，采用 MATLAB的m-文件編程；2、在MATLAB界面下調(diào)試程序，并檢查是否運行正確。實驗要求1 .在運行以上例程序的基礎上，考慮圖6.3所示的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，試針對被控對象設計基于全階觀測器和降階觀測器的輸出反饋控制器。設極點配置部分希望的閉環(huán)極點是尢2 = 2 ± j 2寸3,希望的觀測器極點是(a) 對于全階觀測器， 比=-8和 巴=-8；(b) 對于降階觀測器，k =

2、-8o比較系統(tǒng)對下列指定初始條件的響應：(a)對于全階觀測器：為(0) =1, X2(0) =0,e(0) =1, 62(0) =0(b)對于降階觀測器:為(0) =1x(0) =0,e(0) =1進一步比較兩個系統(tǒng)的帶寬。i(3+2)圖6.3調(diào)節(jié)器系統(tǒng)設計閉環(huán)極點:>> a=0 1;0 -2;b=0；1； c=4 0;v1=-2+j*2*sqrt(3) -2-j*2*sqrt(3);K=acker(a,b,v1)16.00002.0000全階狀態(tài)觀測器：>> v2=-8 -8;G=(acker(a-b*K)',c',v2)'G =30降階狀態(tài)觀

3、測器：>> T1 =0 1;4 0;>> T =0 0.25;1 0;>> a1 =T1*a*Tb1 =T1*b;c1 =c*T;Aaa=-2;Aab=0;Aba=4;Abb=0;Ba=1;Bb=0;v3=-8;l=(acker(Aaa,Aba,v3)Ahat=Abb-l*AabBhat=Ahat*l+Aba-l*AaaFhat=Bb-l*Baa1 =-2040l =1.5000Ahat =0Bhat =Fhat =-1.5000全階觀測器響應：>> sys=ss(a-b*K,0;0,eye(2),0);t=0:0.01:4;x=initial(

4、sys,1;0,t);x1=1 0 *x'x2=0 1 *x'subplot(4,2,1);plot(t,x1),gridtitle('x1')ylabel('x1')subplot(4,2,2);plot(t,x2),grid title('x2')ylabel('x2')sys1=ss(a-G*c,0;0,eye(2),0);t=0:0.01:4;e=initial(sys1,1;0,t);e1=1 0 *x'+x1;e2=0 1 *x'+x2;subplot(4,2,3);plot(t,e1)

5、,grid title('全階狀態(tài)觀測x1') ylabel('x1guji')subplot(4,2,4);plot(t,e2),grid title('全階狀態(tài)觀測x2') ylabel('x2guji')降階觀測器響應：>> sys2=ss(Aaa-l*Aba,1,eye(1),0);t=0:0.01:4;e3=initial(sys2,1,t);e4=e3'+x1;e5=x2;subplot(4,2,5);plot(t,e4),gridtitle('降階狀態(tài)觀測x1')ylabel(&#

6、39;x1guji')subplot(4,2,6);plot(t,e5),gridtitle('降階狀態(tài)觀測x2')ylabel('x2guji')由上述兩圖對比可得，降階觀測器衰減速度比全階觀測器快，帶寬比全階觀測器窄2.假設SISO受控系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為1 G(s) s(1) 若根據(jù)系統(tǒng)的性能指標要求，希望配置的系統(tǒng)極點為W=-3,/,3=-2-j2求受控系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣。(2) 設計觀測器反饋系數(shù)矩陣L ,使全維狀態(tài)觀測器的希望極點均為-3.狀態(tài)反饋矩陣：>> A=0 1 0;0 0 1;0 0 -1;B=0；0；1；C=1 0 0;J= -3 -2+j*2 -2-j*2;K=acker(A,B,J)24206全維觀測器：>> v=-3 -3 -3