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带状态观测器的控制系统综合设计与仿真

一、主要技术参数：

1.受控系统如图所示：

U(s)5X(s)10X(s)1X(s)=Y(s)

123

s5s10s

图1受控系统方框图

2.性能指标要求：

（1）动态性能指标：

超调量5%；



p

超调时间0.5；

t秒

p

系统频宽10；



b

（2）稳态性能指标：

静态位置误差e0（阶跃信号）

p

静态速度误差e0.2（速度信号）

v

二、设计思路

1、按图中选定的状态变量建立系统的状态空间数学模型。

2、对原系统在Simulink下进行仿真分析，对所得的性能指标与要求

的性能指标进行比较。

3、根据要求的性能指标确定系统综合的一组期望极点。

4、假定系统状态均不可测，通过设计系统的全维状态观测器进行系

统状态重构。

5、通过状态反馈法对系统进行极点配置，使系统满足要求的动态性

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能指标。

6、合理增加比例增益，使系统满足要求的稳态性能指标。

7、在Simulink下对综合后的系统进行仿真分析，验证是否达到要求

的性能指标的要求。

三、实验设计步骤

I、按照极点配置法确定系统综合的方案

1、按图1中选定的状态变量建立系统的状态空间数学模型

①列写每一个环节的传递函数

由图1有：

5U(s)

x(s)

1s5

10x(s)



x(s)1



2s10



x(s)

x(s)2

3s



②叉乘拉式反变换得一阶微分方程组

由上方程可得

(s5)x(s)5U(s)



1



(s10)x(s)10x(s)

