試驗(yàn)六利用MATLAB設(shè)計狀態(tài)觀測器

1、現(xiàn)代控制理論第五次上機(jī)實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)六利用MATLAB計狀態(tài)觀測器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)觀測器設(shè)計算法；2、通過編程、上機(jī)調(diào)試，掌握基于觀測器的輸出反饋控制系統(tǒng)設(shè)計方法。實(shí)驗(yàn)步驟1、基于觀測器的輸出反饋控制系統(tǒng)的設(shè)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(yùn)行正確。實(shí)驗(yàn)要求1 .在運(yùn)行以上例程序的基礎(chǔ)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(shè)計基于全階觀測器和降階觀測器的輸出反饋控制器。設(shè)極點(diǎn)配置部分希望的閉環(huán)極點(diǎn)是尢2 = 2 ± j 2寸3,希望的觀測器極點(diǎn)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(yīng)：(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(jìn)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(shè)計閉環(huán)極點(diǎn):>> 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(yīng)：>> 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(yīng)：>> 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(shè)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(biāo)要求，希望配置的系統(tǒng)極點(diǎn)為W=-3,/,3=-2-j2求受控系統(tǒng)的狀態(tài)反饋矩陣。(2) 設(shè)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(diǎn)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