T
12000080000
80000120000
F
52184
65125
L
6735271610577
3000674161370
2
Simuli
k仿真图及结果
f
tsrad
theta1
ts
rad
theta1
tsrad
theta2
00
ts
rad
theta2
由上图可知用降维观测器实现反馈得到的系统响应曲线与直接状态反馈曲线基本相同充分验证了状态观测器的作用。同时降维观测器状态反馈比直接的状态反馈性能好许多。
五、实验分析
1系统可控、可观性与稳定性验证。
由MATLAB可以判断倒立摆为可控可观但系统不稳定。
设计状态反馈要求系统是完全可控的设计状态观测器要求系统具有完全可观性正是由于该系统不稳定我们才设计了观测和反馈阵使其具有在一定干扰下的稳定性。经分析可知该系统完全满足上述要求故此种设计方法是可行的。2配置K阵极点原则
1要使系统稳定则极点应配置在左半平面24个极点中选取其中2个作为主导极点以达到近似于二阶系统要使其能成为主导极点则其他2个极点必须设计为大于主导极点实部的5倍已上这样才能消除其对系统的影响。在选取极点过程中要不断地进行尝试最终使系统稳定。值得注意的是在仿真中系
f统稳定而加至实际的倒立摆装置不一定能使其稳定原因主要是纯粹的物理模型和工程上模型有一定的出入。
3由不加状态反馈时系统的响应曲线分析可知
不加入状态反馈的原系统不稳定即倒立摆在初始角度为01时无法最终到达平衡状态
4由加上状态反馈时系统的响应曲线分析可知
加入状态反馈的系统可以在较短时间内达到稳定状态并且在073弧度范围内都可以稳定。
5由带状态观测器的状态反馈系统的响应曲线分析可知
带状态观测器的状态反馈系统和仅加上状态反馈的系统进行对比带状态观测器的系统的性能明显比仅有状态反馈的系统稳定性能差。并且动态响应性能不好恢复到平衡状态的时间相对较长。
六、实验体会
通过该课程设计收获良多首先更加熟悉MATLAB的使用方法MATLAB是一款强大的学习工具在控制、数学等多个领域发挥了巨大的作用此次课设让我又掌握了MATLAB的一些功能比如封装、求系统的状态反馈阵等。对于一个学控制的学生MATLAB是以后学习必需的工具软件此次课设给了我一个很好的锻炼机会为以后的进一步学习打下了基础。其次再次让我重温刚学过的知识加深了对刚学知识的理解再次切身感受到了将理论运用于实践的成就感将状态反馈的加至系统看到系统能控制实际的倒立摆装置心里特别兴奋。
该课程设计总体思路比较清晰1判断系统稳定性、可控性、可观性2设计状态反馈3设计状态观测器。难点主要在于系统是非线性的以及我们对r