控制工程学院课程实验报告: 现代控制理论 课程实验报告实验题目： 状态反馈控制系统的设计与实现 班级 自动化（工控） 姓名 曾晓波 学号 2024021178 日期 2024—1-6 一、实验目的及内容 实验目的:（1 ）掌握极点配置定理及状态反馈控制系统的设计方法；（2 ）比较输出反馈与状态反馈的优缺点；（3 ）训练 Matlab 程序设计能力。实验内容：(1 ）针对一个二阶系统，分别设计输出反馈和状态反馈控制器；（2 ）分别测出两种情况下系统的阶跃响应；（3 )对实验结果进行对比分析。二、实验设备装有 MATLAB 的 PC 机一台三、实验原理一个控制系统的性能是否满足要求,要通过解的特征来评价,也就是说当传递函数是有理函数时，它的全部信息几乎都集中表现为它的极点、零点及传递函数。因此若被控系统完全能控，则可以通过状态反馈任意配置极点，使被控系统达到期望的时域性能指标。闭环系统性能与闭环极点(特征值）密切相关,在状态空间的分析和综合中，除了利用输出反馈以外,主要利用状态反馈来配置极点，它能提供更多的校正信息.(一)利用状态反馈任意配置闭环极点的充要条件是：受控系统可控。设 SIMO（Single Input—Multi Output）受控系统的动态方程为状态向量通过状态反馈矩阵,负反馈至系统参考输入,于是有这样便构成了状态反馈系统，其结构图如图 1—1 所示 图 1-1 SIMO 状态反馈系统结构图状态反馈系统动态方程为闭环系统特征多项式为 （1—2）设闭环系统的期望极点为,，…,，则系统的期望特征多项式为 (1-3）欲使闭环系统的极点取期望值,只需令式(1-2）和式（1—3）相等，即 （1—4）利用式（1—4)左右两边对应的同次项系数相等，可以求出状态反馈矩阵(二)对线性定常连续系统 å(A，B，C)，若取系统的输出变量来构成反馈,则所得到的闭环控制系统称为输出反馈控制系统。输出反馈控制系统的结构图如图所示。开环系统状态空间模型和输出反馈律分别为H 为 r＊m 维的实矩阵,称为输出反馈矩阵. 则可得如下输出反馈闭环控制系统的状态空间模型:输出反馈闭环系统可简记为H(A-BHC，B，C),其传递函数阵为：GH(s）=C(sI—A+BHC)-1B四、实验步骤实验通过 MATLAB 软件实现。1．双击 MATLAB 图标或单击开始菜单，依次指向“程序”、“MATLAB”,单击 MATLAB,进入 MATLAB 命令窗口.单击 MATLAB 工具条上的 Simulink 图标，运行后出现 Simulink 模块库浏览器，并单击其工具条左边的图标，弹出新建模型窗口。...
