《控制系统极点的任意配置》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制系统极点的任意配置（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验十六控制系统极点的任意配实验目的二阶系统方框图如图所示使用状态空间知识为该系统合理配置极点。要求极点配置后系统的响应时间是原系统的右且为临界阻尼。实验原理由系统框图，得50Xi = 50x250X2=50(RX1)x2 = 50xi 50x2 + 5 ORxil = 0 x2J - t-50駕陽+5Jc=l 0 g检查能控性所以系统完全能控，即具备极点任意配置的条件。|a i a| =入50-50入+50=A +50 入 +2500可知，原系统中 若要极点配置后系统的响应时间是原系统的右且为临界阻尼则他=125c = l, w = 125希望的闭环特征多项式为：s2 + 250s + 15
2、625引入状态反馈后系统的特征方程式为|sl - (A- bk)| = 5o + 50kx s + 50 + 50k2=s2 + (50k2 + 50)s + 2500k! + 2500 =s2 + 250s + 15625解得:& = 5.25 12 = 4Ri = 3.81kQ , R2 = 5kQ引入状态反馈后的方框图为R(s)50 X1C (s)s + 50系统框图可简化为50 X1 C(s)s+2506.2S1250025001C(t)h_8 =凹Gs? + 250s + 15625)= 15625 = 6.25系统存在稳态误差，需要在通过一个增益进行补偿，可以通过反馈环路外的 反相
3、放大器來实现，这样就不会改系统的性能。模拟电路图为：20JcQ :.3.81kC)MA62HkpVEg：T-vv实验步骤1、按照系统模拟电路图搭建原系统的模型2、运放电压为15V,输入正负方波的幅值为0.5V,频率为1Hz,测量输入 和输出波形，观察输出对输入的跟踪情况，以及系统的阶跃响应。3、按照系统模拟电路图搭建控制器的模型，加入到原系统中。4、同样的输入下测量输出波形，并与校正前的系统比较，看是否满足题目 要求，是否与仿真结果相同。5、如果与仿真结果有差异，分析差异产生的原因，并作出调整。注意事项1、根据之前基本实验的经验，如果输出波形与仿真结果不同，可能是因为 输入的幅值较大，导致系统
4、中某一部分的幅值因接近运放正负电源电压而引起非 线性失真，此时可以降低输入的幅值。2、如果实验发现输出结果在0.5s内并没有稳定，则需要检查系统是否出现 失真或其他原因引起的失真，如果系统工作正常，则需降低输入正负方波的频率。应用Matlab仿真及其结果原系统的阶跃响应：Step Response2 a8. 6O.0.4 oTime (sec).254校正后系统的阶跃响应:0.160020.040.120.14Step Response0 010.020.030.040.050 060.070.08Time (sec)应用multisim仿真及其结果校正前由仿真结果可得，校正后系统为临界阻尼，
5、无超调量，两个系统的调节时间为五 倍的关系。故系统设计符合要求。实验结果系统极点配置前的阶跃响应 图1测量调节时间图1lek JU WM POS： OJWS CURSOR图2 极点配置后系统的阶跃响应波形lek JL W M Po$： ojoosCURSOR类型时间信源CH1H 2O0m M25Orrw25-Dec-12 20:21V 0.00V兀T小440m304mV光标2-330ms3QmV).0(hohzTDS 20125-20:23:59 2012-12-25实验结果分析极点配置前Ts=340m s极点配置后Ts=50ms设计要求：极点配置后调节时间变为原系统的1/5,可见这样进行极点配置满足 设计要求。实验思考题1、系统极点能任意配置的充要条件为什么是状态可控?系统状态可控，即输入可以影响系统状态，只有输入可以影响系统状态，反 馈到输入的状态反馈才能影响系统的状态。2、为什么引入状态反馈后的系统，其性能一定会优于输出反馈的系统？ 因为状态反馈引入的是全反馈，是所有状态的反馈；而输出反馈只把输出反馈至输入，对系统内部某些与输出无关的状态没有合理的控制。3、附录中图16-3所示的系统引入状态反馈后，能不能使输出的稳态值高于1C（t）|tT8 =当Kil时，系统的输出稳态值高于给定值。
