Методы Пространственных состояний

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Ноября 2011 в 14:00, курсовая работа

Описание работы

Требуется определить:
1. Область параметрической управляемости;
2. Область параметрической наблюдаемости;
3. Область параметрической управляемости и наблюдаемости;
4. Для выбранного в п.3 параметра синтезировать:
а) регулятор, обеспечивающий собственные значения и

б) наблюдатель полного порядка с полюсами:
;
5. Построить переходные процессы при произвольных
ненулевых начальных условиях;
6. Построить переходные процессы наблюдателя при произвольных начальных условиях;
7. Построить переходные процессы системы с наблюдателем и регулятором;
8.Привести и описать практический пример модели линейной, желательно стационарной, системы, имеющей аналогичную модель.

Содержание

2. Задание …………………………………………………………………... 3
3. Область параметрической управляемости ……………………………. 4
4. Область параметрической наблюдаемости …………………………... 5
5. Область параметрической управляемости и наблюдаемости ………... 6
6. Синтез регулятора и наблюдателя …………………………………….. 7
7. Построение переходных процессов системы ………………………… 11
8. Построение переходных процессов наблюдателя ……………………. 13
9. Построение переходных процессов системы с регулятором
и наблюдателем …………………………………………………………. 15
10. Пример модели

Работа содержит 1 файл

Курсовая работа МПС.doc

— 1.52 Мб (Скачать)

                              

                                 

и тогда  уравнение наблюдателя запишется:

                        

     Введем  ошибку (рассогласование векторов наблюдения и состояния) :                                       

             

     Тогда разность уравнений (7) и (8) примет вид:

                                         

                         

     Собственные значения  матрицы и называются полюсами наблюдателя. Их необходимо обеспечить такими, чтобы система была асимптотически устойчивой ( ) или же любыми наперед заданными, как в данном случае. Выбор полюсов наблюдателя происходит за счет выбора матрицы .

     Матрицы - матрица столбец:

     

     Найдем  в среде MathCAD выражение для матрицы :

        

     Получим:

     

                    

      Характеристическое  уравнение:

            (9) 

     Выпишем коэффициенты:  

         

         

           

     Теперь  запишем характеристическое уравнение (11) через известные полюса:

     Теперь  для получения элементов матрицы  необходимо решить систему линейных алгебраических уравнений: 

  или    

     Перепишем эту систему в удобном для  решения виде: 

 

     В матричном виде:  

      

Или:

        

     Очевидно, что решения можно определить из следующего соотношения:

                                      

     Окончательно  получаем матрицу  :

     И матрицу наблюдателя:

                           
 
 

Построение  переходных процессов 

системы при произвольных начальных ненулевых условиях 

     Смоделируем систему в среде Simulink MatLab и получим с ее помощью переходные процессы. Составим структурную схему системы:

     Начальные условия для системы выберем следующие: 

     

     Тогда получим следующие переходные характеристики. Для х1(t):

 

Для x2(t):

 

Для x3(t):

 
 

Построение  переходных процессов наблюдателя  при произвольных начальных ненулевых условиях

Для :

Для :

Для :

     Как видно из графиков переходных процессов  системы и наблюдателя, сигнал на наблюдателе отстает по фазе от сигнала  системы, также на начальном этапе амплитуда сигнала на наблюдателе несколько больше, чем в системе.

Построение  переходных процессов системы с наблюдателем и 
регулятором

Для получения  переходных процессов системы с  наблюдателем и регулятором немного преобразуем схему. Система примет следующий вид:

Переходные  процессы системы. Для :

 
 

Для :

Для :

 

Пример  системы 

      Двухзвенный манипулятор. Состоит из двух абсолютно твердых тел, которые скреплены друг с другом и с неподвижным основанием с помощью шарниров. Оси шарниров параллельны. Манипулятор может двигаться в плоскости, перпендикулярной осям шарниров.

     Матрицы А и В этой системы иеют вид:

     

     Матрица управляемости К системы:

     

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы:

Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления: Учеб. Пособие для втузов.–М.: Высш. шк., 1989.

   

Информация о работе Методы Пространственных состояний