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第２期电光系统ＮＯ．２

２００８年９月ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＥｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓＳｅｐ．２００８

位置随动控制系统的降维观测器设计与仿真

李建新

武汉软件工程职业学院光电子与通信工程系，武汉４３０２０５

摘要：为改善了位置随动控制系统性能，运用现代控制理论中的状态反馈、极点配置、观测器等技术，同

时对多个状态变量闭环控制。因存在不可直接量测的状态变量，进一步设计一个降维观测器，用估计值实

现不可直接量测的状态变量反馈。设计与仿真在ＭＡＴＬＡＢ环境下实现，得到了符合要求的结果。

关键词：随动控制系统；状态反馈；极点配置；降维观测器

中图分类号：ＴＰ２７５文献标识码：Ａ

ＤｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＤｉｍｅｎｓｉｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇ

ＯｂｓｅｒｖｅｒｏｆＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｒｖｏＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ

ＬｄｉＩａｎ—ｘｉｎ

（Ｄｅｐｔ．ｏｆＯｐｔｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ

ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｏ［ｔｗａｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３０２０５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏＩｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｔａｔｅ

ｆｅｅｄｂａｃｋ。ｐｏｌｅ—ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｏｂｓｅｒｖｅｒａｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｍｕｌｔｉｓｔａｔｅｖａｒｉａｂｌｅｓｉｎｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ．Ｂｅｃａｕｓｅ

￥ｏｍｅｓｔａｔｅｖａｒｉａｂｌｅｓｃａｎｎｏｔｂｅｍｅａｓｕｒｅｄｄｉｒｅｅｄｙ．ｆｅｅｄｂａｃｋｏｆｓｕｃｈｖａｒｉｂｌｅｓａｒｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｍａｋ—

ｉｎｇｕｓｅｏｆａｄｉｍｅｎｓｉｏｎ—ｒｅｄｕｄｉｎｇｏｂｓｅｒｖｅｒｄｅｓｉｇｎ．ＤｅｓｉｎｇｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｎｇｗａｓｄｏｎｅｉｎＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎ—

ｍｅｎｔ．ｗｉｔｈｒｅｓｕｌｔｓｔｈａｔｍｅｅｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆａＲａｎｄｏｍＰｏｓｉｔｉｏｎ；ＳｔａｔｅＦｅｅｄｂａｃｋ；Ｐｏｌｅ—ａｓｓｉｎｇｎｍｅｎｔ；ＲｅｄｕｃｅｄＤｉｍｅｎｓｉｏｎ

Ｏｂｓｅｒｖｅ

及坩锅杆的上下移动（从而也就是坩锅中待拉制的

１引言溶液）由如图１所示的控制系统驱动。

在控制系统实际问题中，有一类系统如图１

所示，其控制对象由力矩电机通过传动机构驱动

做位移，与力矩电机同轴安装测速电机，力矩电机

测量转速经测速电机加至电子网络。力矩电机转

速由电子网络输入给定。系统特点是低转速、大

力矩及位移定位精度高。

匝野图２单晶炉结构图

经理论分析和实际的测试及处理，得如下数