⑵的結果比較。可以確定=9.8。這樣，便定出了主導極點遠極點的實部應為主極點的實部的5倍以上，故選取S3=100。6通過狀態反饋法對系統進行極點配置6.1引入狀態負反饋K已知能控性判別矩陣為：則由上式知，因為滿秩，原系統是完全能控的。受控系統的特征多項式為:受控系統期望的特征多項式為：于是矩陣為:非奇異變換矩陣為：非奇異變換矩陣為：于是狀態反饋矩陣為：6.2驗證狀態負反饋系統的穩定性在原來的開環系統中加入狀態反饋可以改變系統的動態性能，狀態反饋環節的添加如下圖4所示：圖4加入狀態反饋的系統結構圖根據示波器顯示觀察的圖像如圖5所示圖5加狀態負反饋系統輸出波形顯然看出系統的動態指標不能達到要求，因此還應該調整系統的放大倍數K1來達到穩態性能要求。6.3使用Matlab程序求矩陣KA=[-500;10-100;010];b=[5;0;0];c=[001];pc=[-6.93+6.93i,-6.93-6.93i,-100];K=acker(A,b,pc)運行結果為K=19.77208.8690192.09967合理增加比例增益，使系統滿足穩態指標將原有閉環傳遞函數乘以比例增益K1，對應的閉環傳遞函數為所以由要求的跟蹤階躍信號的誤差，有解方程，求得。對上面的初步結果，再用對跟蹤速度信號的誤差要求來驗證，即顯然滿足的要求，故。7.1放大系數改變后系統動態性校驗狀態反饋改變放大倍數后的仿真圖如圖6所示圖6放大倍數改變后的狀態反饋圖示波器的顯示圖像如圖7所示圖7閉環系統的階躍響應曲線7.2控制系統階躍響應指標圖7的局部放大圖以及超調量、超調時間、峰值大小如圖8所示圖8閉環系統階躍響應曲線局部放大由仿真圖得：，，均滿足要求。8設計全維觀測器當系統的狀態完全能控時，可以通過狀態的線性反饋實現極點的任意配置，但是當系統變量的物理意義有時很不明確，不是都能用物理方法測量的，給狀態反饋的實現造成困難。為此，人們就提出了所謂的狀態觀測器或狀態重構問題，創造一個新系統，以原系統的輸入和輸出為輸入，輸出就是對原系統狀態的估計。8.1判斷觀測器的能觀性：根據給定的受控系統，可以寫出能觀性判定矩陣只需判斷其是否滿秩即所以系統完全能觀，又因之前以求得系統是完全能控的，所以系統即完全能控、又完全能觀測。因此，系統的極點可以任意配置。8.2計算觀測器的反饋矩陣L該設計中系統的極點為：取觀測器極點,是觀測器的收斂速度是被控系統收斂速度的3倍。如果僅僅對閉環極點乘以3，則阻尼比和最大超量不變，而系統上升時間和穩定時間將縮小到原來的。因此，選擇假設全維觀測器反饋矩陣為：期望的特征多項式可以寫為：實際的特征多項式求解：閉環觀測器的特征多項式為：可以列出等式：解得：8.3得到觀測器的狀態方程因此觀測器狀態方程為:可以寫為另一種形式：8.4對所得到的狀態方程進行仿真驗證由上面計算得出的帶觀測器狀態反饋的閉環系統方框圖如圖9所示圖9帶觀測器狀態反饋的閉環系統方框圖8.5用Matlab求解矩陣L同樣可以采用Matlab求得所需要的L矩陣：>>A=[-500;10-100;010];>>b=[5;0;0];>>C=[001]>>r0=rank(obsv(A,C))>>A1=A';b1=C';C1=b';>>P=[-360-20.79-20.79];>>K=acker(A1,b1,P);>>L=K'r0=3L=1.0e+03*8.85109.55230.38669在simulink下對經綜合后的系統進行仿真分析在simulink環境下對控制系統進行仿真分析得到圖10如下圖10帶觀測器狀態反饋的閉環系統階躍響應曲線檢驗系統的跟隨性能如下圖加入示波器各個部分的響應曲線如下圖所示圖11各狀態階躍響應曲線其中實線代表原系統，叉號代表加觀測器后的曲線，觀測器的各狀態的階躍信號與原狀態反饋系統的信號完全相同，可見觀測器的跟隨性能很好。10課程設計心得體會《現代控制理論》是一門工程理論性強、比較深奧難懂的書目，概念抽象，計算的部分比較多。線性系統理論是建立在線性空間的基礎上的，它大量使用矩陣論中深奧的內容，比如線性變換、子空間等，是分析中最常用的核心的內容，要深入理解，才能體會其物理意義。另外，有良好的線性代數基礎也顯得尤為重要。對于期末大作業，我們組員也是無從下手。通過多方資料查詢，一步一步編寫程序，最終完成了這項任務。通過此次課程設計，讓我們有機會將現代控制理論、自動控制原理以及Matlab的相關知識結合起來，能夠解決一個具體的問題，讓我們對這些科目有了更加深入的認識。在課程設計中，想要得到要求的數據，必須合理的估計好每一個細小的數據。每次在參數的選擇時都會碰到相應的問題，有些數據明明滿足計算出來的理論要求，可是最終仿真分析時，不是超調量不合適就是峰值時間不能滿足要求，這就需要耐心的調試和更改，雖然這個過程很枯燥麻煩，但最終還是得到了我們想要的結果。此次課程設計的難點我認為在系統期望極點的選擇上。因為如果極點都無法滿足要求那么后面的所有計算都不可能正確。如果直接按照三階系統設計，沒個參數的確定過程將會很復雜。然而如果巧妙的運用了主導極點和遠極點的相關知識，先構造一個二階系統，則各個參數計算過程都變得簡單。在課程設計過程中我們同樣體會到了Matlab在現代控制理論計算中的強大功能，無論是狀態空間描述、K矩陣的確定、L矩陣的確定、系統的仿真、超調量超調時間的計算等幾乎所有的問題的可以用Matlab語言實現。在完成了整個課程設計后，我不由的感嘆要學好一門課程并不是僅僅停留在會解題上，而是要學會設計、分析、仿真來解決問題。參考文獻：[1]李素玲，胡建，《自動控制原理》[M]，西安電子科技大學出版社[2]謝克明，李國勇，《現代控制理論》[M]，清華大學出版社[3]胡健，劉麗娜，《MODERNCONTROLTHEORY》[M]，國防工業出版社[4]飛思科技產品研發中心，《MATLAB輔助控制系統設計與仿真》[M]，電子工業出版社[5]趙文峰，《控制系統設計與仿真》[M]，西安電子科技大學出版社[6]趙光宙，《自動控制原理》[M]，機械工業出版社，2013年目錄第一章總論11、項目名稱及承辦單位12、編制依據43、編制原則54、項目概況65、結論6第二章項目提出的背景及必要性81、項目提出的背景82、項目建設的必要性9第三章項目性質及建設規模131、項目性質132、建設規模13第四章項目建設地點及建設條件171、項目建設地點172、項目建設條件17第五章項目建設方案251、建設原則252、建設內容253、工程項目實施33第六章節水與節能措施371、節水措施372、節能措施38第七章環境影響評價391、項目所在地環境現狀392、項目建設和生產對環境的影響分析393、環境保護措施……404、環境影響評價結論……………..……………42第八章勞動安全保護與消防441、危害因素和危害程度442、安全措施方案443、消防設施…………...45第九章組織機構與人力資源配置461、組織機構462、組織機構圖46第十章項目實施進度481、建設工期482、項目實施進度安排483、項目實施進度表48第十一章投資估算及資金籌措491、投資估算依據492、建設投資估算49目錄第一章總論 11.1項目提要 11.2結論與建議 31.3編制依據 4第二章項目建設背景與必要性 52.1項目背景 52.2項目建設必要性 7第三章市場與需求預測 83.1優質糧食供求形勢分析 83.2本區域市場需求預測 83.3服務功能 103.4市場競爭力和市場風險預測與對策 10第四章項目承擔單位情況 124.1基本情況 124.2主要業務范圍和業務能力 124.3人員構成 124.4主要技術成果獲獎情況及轉化能力 134.5現有基礎和技術條件 154.6資產與財務狀況 164.7項目技術協作單位情況 16第五章建設規模與產品方案 175.1建設規模確定的原則和依據 175.2建設規模及服務種類 18第六章項目選址與建設條件 196.1項目選址原則與要求 196.2項目建設用地情況 196.3項目用地位置 206.4自然與資源條件 206.5水資源優勢 216.6社會經濟條件 226.7糧田基本情況 226.8項目實施的有利條件 266.9對環境的影響 26第七章工藝技術方案和設備選型 277.1工藝技術方案 277.2設備選型 29第八章項目建設方案與建設內容 328.1項目建設方案 328.2項目建設內容與規模 34第九章環境保護與安全生產 369.1環境保護 369.2安全生產 36第十章組織管理與實施進度 3810.1項目組織管理 3810.2項目實施各階段的管理方案 3910.3工程招投標方案 3910.4項目建成后的運行管理與機制 4010.5運行經費解決方案 4110.6實施進度 41第十一章投資估算與資金來源 4411.1投資估算 44HYPERLINK\l