状态反馈与状态观测器

实验 状态反馈与状态观测器

一、实验目的

1．学习状态反馈配置极点的方法。 2．学习降维状态观测器的设计方法。

3．学习带有状态观测器的状态反馈系统的设计方法。

二、实验仪器

1．EL-AT-II 型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台

三、实验要求

1．1）用状态反馈配置极点的方法 ，按给定的性能指标进行综合设计。

2）验证极点配置理论的正确性。

2. 设计一个带有状态观测器的状态反馈系统。

四、实验前分析计算和设计

已知被控系统如图所示：

图5-1被控系统结构图

1、 设计一个状态反馈系统，闭环系统性能要求为ξ=0.707，Ts ≤0.2S.设计K 阵，并画

出系统模拟电路图选择相应元件参数。

2、假设x ２不能直接测量，设计一个降维状态观测器将x ２进行估计得到估计值，然后用

x 1和x

ˆ2构成状态反馈，使闭环系统ξ=0.707，Ts ≤0.2S ，并画出系统模拟电路图选择相应元件参数。

u

图5-2状态反馈系统模拟电路图

图5-3带有状态观测器的状态反馈系统模拟电路图

五、实验步骤

1.连接被测量典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的

输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。

2.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。

3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正

常后才可以继续进行实验。

4.在实验课题下拉菜单中选择实验二[二阶系统阶跃响应], 带有状态观测器的状态反馈

系统选择实验五[状态反馈与状态观测器]，鼠标单击该选项弹出实验课题参数窗口。

5.观察显示的波形记录最大超调量Mp和调节时间Ts的数值和响应动态曲线，并与理论

值比较。

六、实验报告

1.试验目的、要求、原理、电路、及理论设计的数据。

2.实验观测记录的数据、曲线。

3.实验结果分析、体会和建议。

七、预习要求

1. 实验前做好分析计算和设计。