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控制系统的状态反馈的设计实验报告

实验目的

验证用状态反馈任意配置系统极点的理论；

了解状态反馈的实现方法。

实验仪器设备

JM-1型自动控制原理教学模拟机一台

“自动控制系统虚拟实验平台”虚拟仪器（低频信号发生器和示波器）一台

数字三用表一块

实验内容

原系统闭环传递函数为

根据原系统结构图，
和
是可测量的状态变量，

令，
，
，

写出系统的状态方程

则原系统的状态方程为：
，
，

/

状态反馈后系统框图

状态反馈后系统的状态方程为：

第一题

1、设计电路

/

2、设计步骤A

/

/输入5000mv

/

/

/

3、设计步骤B

/

/

输入5000mv

/

/

/

/

状态反馈校正前后阶跃响应参数

动态性能指标

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理论值

实验值

理论值

实验值

理论值

实验值





1

1

0.2

0.2

0.2

0.2









1.52

3

0.152











0.524

0.51

0.721







3.76

2.784

0.339

0.396

0.401

0.356





思考题：

讨论加入状态反馈后的闭环系统的稳态性能，提出系统完全跟随输入的措施。

由系统表达式可知，加入状态反馈后的闭环系统的稳态值为
,
越大，系统的跟随性越差，要减小系统的输入和输出之间的误差，可以考虑，若
为0，则系统可完全跟随，但根据理论分析发现，
无法取到0，只能将
设计的足够小，从而减小系统的输入和输出之间的误差，但不可能完全跟随系统输入。

若消除稳态误差，则要改变系统的控制律，比如加入一个积分环节等。

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