现代控制实验报告最新

《现代控制实验报告最新》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验报告实验课程：现代控制原理学生姓名：费梦娟学号：6100310059专业班级：自动化102实验一、线性系统的状态反馈及极点配置一．实验要求了解和掌握状态反馈的原理，观察和分析极点配置后系统的阶跃响应曲线。二．实验原理及说明受控系统如图3-3-61所示，若受控系统完全能控，则通过状态反馈可以任意配置极点。图3-3-61受控系统期望性能指标为：超调量MP≤5%；峰值时间tP≤0.5秒。由因此,根据性能指标确定系统希望极点为：图3-3-61受控系统的状态方程和输出方程为：（3-3-51）式中系统的传递函数为：(3-3-52)受控制系统的能控规范形为：(3-3-53)当引入状态反馈阵

2、KK=[K0K1]后,闭环系统的传递函数为：(3-3-54)而希望的闭环系统特征多项为：(3-3-55)令GK(S)的分母等于F#(S),则得到KK为：最后确定原受控系统的状态反馈阵K：由于求得所以状态反馈阵为：(3-3-56)极点配置系统如图3-3-62所示，再简化成图3-3-63。图3-3-62极点配置后系统图3-3-63极点配置后系统(图中“输入增益阵”L是用来满足静态要求,可取L=1)根据图3-3-63所示的系统,设计如图3-3-66所示的极点配置后系统的模拟电路三．实验内容及步骤1．观察极点配置前系统极点配置前系统的模拟电路见图3-3-64所示。图3-3-64极点配置前

3、系统的模拟电路实验步骤：注：‘SST’不能用“短路套”短接！（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入r(t)。（2）构造模拟电路：按图3-3-64安置短路套及测孔联线，表如下。1信号输入（Ui）B1（0/+5V）→A5（H1）2运放级联A5（OUT）→A4（H1）3运放级联A4（OUT）→A6（H1）4运放级联A6(OUT)→A3(H1)5跨接反馈电阻200K元件库A11中可变电阻跨接到A6（OUT）和A5（IN）之间（a）安置短路套（b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4，S62A4S5，S8，S103A6S4，S7，S94A3S1,S6（3）虚拟示波器

4、（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A3单元输出端OUT（Uo）。注：CH1选‘X1’档。（4）运行、观察、记录：将信号发生器（B1）Y输出，施加于被测系统的输入端rt，按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），观察Y从0V阶跃+5V时被测系统的时域特性。等待一个完整的波形出来后，点击仃止，然后移动游标测量其调节时间ts。配置前系统图3-3-65极点配置前的系统的阶跃响应曲线2．观察极点配置后系统根据图3-3-63的极点配置后系统设计的模拟电路见图3-3-66所示。图3-3-63中要求反馈系数K1=10.9=R1/R3，R1=200K，则R3=18.3K，反馈系数

5、K2=-5.9=R1/R2，则R2=33.9K图3-3-66极点配置后系统的模拟电路实验步骤：注：‘SST’不能用“短路套”短接！（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入r(t)。（2）构造模拟电路：按图3-3-66安置短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套（b）测孔联线模块号跨接座号1A5S4，S62A4S5，S8，S103A6S4，S7，S94A3S1,S61信号输入（Ui）B1（0/+5V）→A5（H1）2运放级联A5（OUT）→A4（H1）3运放级联A4（OUT）→A6（H1）4运放级联A6(OUT)→A3(H1)5跨接反馈电阻R2=33.9

6、K元件库A11中可变电阻跨接到A4（OUT）和A5（IN）之间6跨接反馈电阻R2=18.3K元件库A11中可变电阻跨接到A6（OUT）和A5（IN）之间（3）虚拟示波器（B3）的联接：示波器输入端CH1接到A3单元输出端OUT（Uo）。注：CH1选‘X1’档。（4）运行、观察、记录：（同上）按下信号发生器（B1）阶跃信号按钮时（0→+5V阶跃），用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo（t），且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。★在作该实验时，如果发现有积分饱和现象产生时，即构成积分的模拟电路处于饱和状态，波形不出来，请人工放电。放电操作如下：输入端Ui为零，把B5函数发生器的

7、SB4“放电按钮”按住3秒左右，进行放电。配置后系统实验结果：图3-3-67极点配置后的系统的阶跃响应曲线从示波器上可以观察到的曲线如图3-3-67所示(tp＝0.5S)。很明显，经过极点配置后，系统的超调和峰值时间满足期望性能指标。实验二、降维状态观测器的设计一、降维状态观测器设计观测器极点：-102、实验步骤：注：‘SST’不能用“短路套”短接！（1）将信号发生器（B1）中的阶跃输出0/+5V作为系统的信号输入r(t)。（2）构造模拟电路：按图3-3-66安置短路套及测孔联线