控制基础实验一.docx

东南大学自动化学院实 验 报 告课程名称： 自动控制基础第3次实验 实验名称：控制系统极点的任意配置院（系）： 自动化学院 专业： 自动化 姓名： 唐迪锋 学号：实验室： 机械楼 实验组别： 同组人员： 王焜 实验时间：2016年4 月 29日 评定成绩： 审阅教师： 实验九 控制系统极点的任意配置一、实验目的1. 掌握用状态反馈的设计方法实现控制系统极点的任意配置；2. 用电路模拟的方法，研究参数的变化对系统性二、实验原理内容 用全状态反馈实现二阶系统极点的任意配置，并用电路模拟的方法予予以实现；理论证明，通过状态反馈的系统，其动态性能一定会优于只有输出反馈的系统。设系统受控系统的动态方程为图6-1为其状态变量图。 图6-1 状态变量图令，其中，为系统的给定量，为系统状态变量，为控制量。则引入状态反馈后系统的状态方程变为相应的特征多项式为，调节状态反馈阵的元素，就能实现闭环系统极点的任意配置。图6-2为引入状态反馈后系统的方框图。 图6-2 引入状态变量后系统的方框图实验时，二阶系统方框图如6-3所示。图6-3 二阶系统的方框图引入状态反馈后系统的方框图如图6-4所示。根据状态反馈后的性能指标：，，试确定状态反馈系数K1和K2图6-4 引入状态反馈后的二阶系统方框图三、实验步骤 1． 引入输出单位反馈根据图6-3二阶系统的方框图，设计并组建该系统相应的模拟电路，如图6-9所示。图6-9 引入状态反馈前的二阶系统模拟电路图在系统输入端加单位阶跃信号，虚拟示波器HBD-1观测c(t)输出点并记录相应的实验曲线，测量其超调量和过渡时间。2．引入状态反馈请预先根据前面给出的指标计算出状态反馈系数K1、K2。要提问！根据图6-4引入状态反馈后的二阶系统的方框图，设计并组建该系统相应的模拟电路，如图6-10所示。图6-10 状态反馈后的二阶系统模拟电路图在系统输入端加单位阶跃信号，虚拟示波器HBD-1观测c(t)输出点并记录相应的实验曲线，测量其超调量和过渡时间，然后分析其性能指标。 调节可调电位器Rx1或Rx2值的大小，然后观测系统输出的曲线有什么变化，并分析其性能指标。 四、预习与回答：1. 判断系统的能控性。2. 计算单位输出反馈时的超调量和过渡时间3. 计算满足性能指标时的状态反馈系数K阵，实验前要预习计算出K阵，提问！4．试说明状态反馈和状态观测之间的联系。5．说明引入状态反馈后，控制系统的稳态值发生什么变化？