实验八 状态反馈与状态观测器的工程应用
一、实验目的
1、对一个实际系统，建立该系统的数学模型，了解模型线性化的方法，最终获得系统的状态空间描述，并对系统进行稳定性，能控性，能观性检查。
2、根据控制要求，采用极点配置方法设计状态反馈控制器，并利用全维状态观测器来实现状态反馈。
二、预习要求
参阅教科书：第二章—控制系统的数学模型
第七章—线性系统的状态空间设计方法
三、Matlab用法说明
用simulink可以实现反馈系统的仿真，具体操作如下：
在Simulink下创建新Model，构建反馈控制系统、带观测器反馈控制系统模型，并进行仿真。下面给出了反馈控制系统模型的一个例子：
上例中各模块含义如下：
step：取自Simulink－Sources，用于产生阶跃信号；
State-Space：取自Simulink—Continuous，为系统的状态空间模型，为同时能够显示状态和输出，将系统模型分解为：
&=Ax+Bu;x=Ix,I为单位阵
y=Cx x
x/y display：为示波器，取自Simulink—Sink下的Scope，用于绘制状态和输出曲线。 K：矩阵增益，取自Simulink—Math Operations下的Matrix Gain。
四、实验内容
起重机，又名吊车，作为一种运载工具，广泛地应用于现代工厂、安装工地和集装箱货场以及室内外仓库的装卸与运输作业。起重机利用绳索一类的柔性体代替刚体工作，使得起重机的结构轻便、工作效率高。但是采用柔性体吊运也带来一些负面影响，如起重机负载——重物的摆动问题一直是困扰起重机装运效率的一个难题。
为研究起重机的防摆控制问题，需对实际问题进行简化、
抽象。起重机的“搬运—行走—定位”过程可以抽象为如右图
所示的情况，即起重机在受到外力F作用下，能够在较短时间
内从A点运动到B点，且摆角不超过系统允许的最小摆角。