哈工大4系飞行器控制实验指导书Word文档下载推荐.docx
《哈工大4系飞行器控制实验指导书Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大4系飞行器控制实验指导书Word文档下载推荐.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
5．求特征值和特征向量：
[V,eva]=eig（A'
）V为AT的广义模态矩阵，eva=diag（1,…,n）
6．矩阵的转置：
A因为是实数阵所以转置可以用A’，A’是A的共扼转置
而U,V等复数阵的转置要用conj（V’）;
7．子阵的抽取：
A（i:
j,m:
n）;
A（:
1）;
A（i,j）
8．矩阵四则运算：
（维数要一致）表达式与标量数值运算同
9．循环语句：
fori=1:
1:
n+1
程序行
end
10．条件判断：
if（a~=b）
end
11．结果显示控制：
语句后面加“;
”则不显示结果。
12．将某个变量从工作区中清除
clearParaEva;
13．m函数：
function[AC,KVT]=SImodectrl（A,B,eva0,eva1）
函数体
endfunction
要求m文件的文件名与函数名一致。
14．绘制某个量的关于时间的曲线：
plot（t,x（1,:
））逗号分割两个向量（行或列均可），左边为横坐标，右边为纵坐标
grid加栅格
axis（[x0x1y0y1]）确定坐标系大小
figure（i）定义新图，设定当前图
以上语句及其它感兴趣的函数、语法的详细使用说明可以参阅MATLAB的帮助。
四、实验报告
飞行器控制实验报告
（实验报告模版在ftp:
//219.217.250.117/incoming中下载）
班级：
学号：
姓名：
时间：
2011年12月12日
2006年12月
1．实验要求：
（1）掌握单输入多模态控制的设计步骤，及各参数的确定；
（2）会用单输入多模态控制方法设计飞行器的稳态控制器；
（3）会用Matlab工具
2.实验过程：
（从Matlab的工作区中将输入和计算过程复制粘贴过来，可以改变一下字体大小和格式）
●表2-1纵向短周期模态的模态控制
（1）飞机原始数学模型
状态变量：
输入变量：
A:
>
A=[-0.602,1;
-15.988,-0.5]
A=
-0.60201.0000
-15.9880-0.5000
B:
B=[-0.0848;
-9.439]
B=
-0.0848
-9.4390
（2）A的特征值和特征向量特征向量矩阵（在Matlab直接计算出来的U的结果上乘以自己的学号（两位））
L:
U:
V:
[U,L]=eig（A）
U=
0.0031-0.2426i0.0031+0.2426i
0.97010.9701
L=
-0.5510+3.9982i0
0-0.5510-3.9982i
U=U*28
0.0866-6.7928i0.0866+6.7928i
27.163427.1634
V=conj（inv（U））'
V=
0+0.0736i0-0.0736i
0.0184-0.0002i0.0184+0.0002i
（3）配置要求（AC的特征值）
LC:
LC=[-2.1+2.142i;
-2.1-2.142i]
LC=
-2.1000+2.1420i
-2.1000-2.1420i
（4）模态可控阵
P:
P=inv（U）*B
P=
-0.1737-0.0040i
-0.1737+0.0040i
（5）比例控制器增益
K:
K1=（LC
（1）-L（1,1））*（LC
（2）-L（1,1））/P
（1）/（L（2,2）-L（1,1））
K1=
9.0606+6.2665i
K2=（LC
（1）-L（2,2））*（LC
（2）-L（2,2））/P
（2）/（L（1,1）-L（2,2））
K2=
9.0606-6.2665i
K=[K1K2]
K=
9.0606+6.2665i9.0606-6.2665i
（6）状态反馈增益阵
G:
G=K1*conj（V（:
1）'
）+K2*conj（V（:
2）'
）
G=
-0.92250.3365
（7）闭环系统矩阵及其特征值
AC:
AC=A+B*G
AC=
-0.52380.9715
-7.2804-3.6762
LC=eig（AC）
（8）开环系统响应曲线（攻角初值为2.5）：
（9）闭环系统响应曲线（攻角初值为2.5）：
（10）闭环时的输入曲线：
●表2-2纵向短周期和俯仰角模态的模态控制
A=[0,0,1;
0,-0.602,1;
0,-15.988,-0.5]
001.0000
0-0.60201.0000
0-15.9880-0.5000
B=[0;
-0.0848;
0
1.0000-0.0319-0.2315i-0.0319+0.2315i
00.0030-0.2359i0.0030+0.2359i
00.94330.9433
000
0-0.5510+3.9982i0
00-0.5510-3.9982i
28.0000-0.8934-6.4827i-0.8934+6.4827i
00.0842-6.6047i0.0842+6.6047i
026.411126.4111
0.035700
-0.03510+0.0757i0-0.0757i
0.0013+0.0000i0.0189-0.0002i0.0189+0.0002i
LC=[-0.2;
-2.1+2.142i;
-0.2000
-0.0095-0.0000i
-0.1787-0.0041i
-0.1787+0.0041i
K1=（LC
（1）-L（1,1））*（LC
（2）-L（1,1））*（LC（3）-L（1,1））/P
（1）/（L（2,2）-L（1,1））/（L（3,3）-L（1,1））
11.6468-0.0000i
K2=（LC
（1）-L（2,2））*（LC
（2）-L（2,2））*（LC（3）-L（2,2））/P
（2）/（L（1,1）-L（2,2））/（L（3,3）-L（2,2））
9.0491+5.6192i
K3=（LC
（1）-L（3,3））*（LC
（2）-L（3,3））*（LC（3）-L（3,3））/P（3）/（L（1,1）-L（3,3））/（L（2,2）-L（3,3））
K3=
9.0491-5.6192i
K=[K1K2K3]
11.6468-0.0000i9.0491+5.6192i9.0491-5.6192i
）+K3*conj（V（:
3）'
0.4160-0.0000i-1.2591+0.0000i0.3607-0.0000i
G=real（G）
0.4160-1.25910.3607
-0.0353-0.49520.9694
-3.9262-4.1037-3.9048
（8）开环系统响应曲线（俯仰角速度初值为5/s）：
（9）闭环系统响应曲线（俯仰角速度初值为5/s）：
（1）掌握多输入单模态控制的设计步骤，及各参数的确定；
（2）会用多输入单模态控制方法设计飞行器的稳态控制器；
（3）熟悉降维状态观测器的设计方法；
（4）掌握利用状态观测器实现状态反馈的方法；
（5）会用Matlab工具进行多输入单模态控制设计和状态观测器设计
●教材第40页
A=[-0.0981,0.2957,-0.9950,0.1338;
-14.296,-1.0541,1.1395,0;
0.7717,-0.0238,-0.2981,0;
0,1.0,0.3096,0]
-0.09810.2957-0.99500.1338
-14.2960-1.05411.13950
0.7717-0.0238-0.29810
01.00000.30960
B=[0,0.0169;
-7.8013,-1.1160;
0.1454,-0.6548;
0,0]
00.0169
-7.8013-1.1160
0.1454-0.6548
00
C:
C=[0,0;
1,0;
0,1;
C=
10
01
C'
ans=
0100
0010
-0.0506-0.1356i-0.0506+0.1356i-0.00970.0166
0.90230.90230.5651-0.1439
-0.0477+0.0280i-0.0477-0.0280i0.05130.0901
-0.0532-0.3987i-0.0532+0.3987i-0.82330.9853
-0.3134+2.1844i000
0-0.3134-2.1844i00
00-0.70570
000-0.1178
-1.4155-3.7980i-1.4155+3.7980i-0.27110.4649
25.265325.265315.8242-4.0300
-1.3362+0.7847i-1.3362-0.7847i1.43712.5216
-1.4904-11.1630i-1.4904+11.1630i-23.053327.5896
-0.0337+0.1238i-0.0337-0.1238i0.1033-0.0000i-0.0176-0.0000i
0.0155+0.0057i0.0155-0.0057i0.0163+0.0000i0.0107+0.0000i
-0.0535-0.0242i-0.0535+0.0242i0.2213-0.0000i0.1987-0.0000i
0.0077+0.0010i0.0077-0.0010i-0.0196+0.0000i0.0199+0.0000i
（3）配置要求（AC的特征值）:
将A的特征值中模最小的特征值配置为-1
LC=[-0.3134+2.1844i;
-0.3134-2.1844i;
-0.7057;
-1]
-0.3134+2.1844i
-0.3134-2.1844i
-0.7057
-1.0000
（4）模态可控阵，模态可观阵
R:
-0.1289-0.0481i0.0171+0.0116i
-0.1289+0.0481i0.0171-0.0116i
-0.0953-0.0000i-0.1614+0.0000i
-0.0546-0.0000i-0.1424-0.0000i
R=conj（U'
）*C
R=
25.2653-1.3362+0.7847i
25.2653-1.3362-0.7847i
15.82421.4371
-4.03002.5216
K1=P（4,1）*（LC（4）-L（4,4））/（P（4,1）*P（4,1）+P（4,2）*P（4,2））
2.0725+0.0000i
K2=P（4,2）*（LC（4）-L（4,4））/（P（4,1）*P（4,1）+P（4,2）*P（4,2））
5.4016-0.0000i
K=[K1;
K2]
G=K*conj（V（:
4）'
-0.0364-0.0000i0.0222+0.0000i0.4119+0.0000i0.0413+0.0000i
-0.0948-0.0000i0.0578+0.0000i1.0735-0.0000i0.1077-0.0000i
-0.0997-0.0000i0.2967+0.0000i-0.9769-0.0000i0.1356-0.0000i
-13.9063+0.0000i-1.2917-0.0000i-3.2722-0.0000i-0.4427-0.0000i
0.8285+0.0000i-0.0584-0.0000i-0.9411+0.0000i-0.0645+0.0000i
01.00000.30960
>
-0.7057+0.0000i
-1.0000-0.0000i
（8）状态观测器的形式（使用公式编辑器编辑式2-170和2-171）
（9）状态观测器各参数的确定[状态观测器的系统矩阵特征值取：
（自己学号最后一位+1）,（自己学号最后一位+2）]
:
theta=[-9,0;
0,-10]
theta=
-90
0-10
:
M=[1,0.5;
0.5,1]
M=
1.00000.5000
0.50001.0000
T:
F:
function[T,F]=FObserveT（eva,P,R,M,theta）
n=size（eva）;
[n,l]=size（R）;
MRT=M*conj（R'
）;
n-l
forj=1:
n
T（i,j）=MRT（i,j）/（eva（j,j）-theta（i,i））;
end
F=T*P;
[T,F]=FobserveT（L,P,R,M,theta）
T=
2.6739-0.6272i2.6739+0.6272i1.9945-0.3118
1.1271-0.1732i1.1271+0.1732i1.00590.0513
F=
-0.9229-0.0000i-0.1716-0.0000i
-0.4060-0.0000i-0.1271-0.0000i
（10）模态与输出之间的关系（用输出表示模态）
INVN=[L1,L2]:
N=[conj（R'
T]
N=
INVN=inv（N）
INVN=
1.0e+002*
-0.0060-0.0032i-0.0562-0.0223i-0.2624-0.0944i0.6957+0.2698i
-0.0060+0.0032i-0.0562+0.0223i-0.2624+0.0944i0.6957-0.2698i
0.0155-0.0000i0.1414-0.0000i0.6569-0.0000i-1.7387+0.0000i
-0.0173+0.0000i-0.1501+0.0000i-0.7113+0.0000i1.8963-0.0000i
L1=INVN（:
1:
2）
L1=
-0.6039-0.3222i-5.6245-2.2308i
-0.6039+0.3222i-5.6245+2.2308i
1.5523-0.0000i14.1378-0.0000i
-1.7254+0.0000i-15.0107+0.0000i
L2=INVN（:
3:
4）
L2=
-0.2624-0.0944i0.6957+0.2698i
-0.2624+0.0944i0.6957-0.2698i
0.6569-0.0000i-1.7387+0.0000i
-0.7113+0.0000i1.8963-0.0000i
（11）状态反馈的实现（用输出表示输入）
GU[L1,L2]:
GUL=G*U*INVN
GUL=
1.0e+003*
-0.0036+0.0000i-0.0311+0.0000i-0.1474+0.0000i0.3930-0.0000i
-0.0093+0.0000i-0.0811+0.0000i-0.3842+0.0000i1.0243-0.0000i
（12）带有状态观测器的原始系统方程（查看特征值）
系统矩阵AA:
AA（1:
4,1:
4）=A
AA=
AA（1:
4,5:
6）=0
AA（5:
6,1:
4）=M*C'
6,5:
6）=theta
-0.09810.2957-0.99500.133800
-14.2960-1.05411.1395000
0.7717-0.0238-0.2981000
01.00000.3096000
01.00000.5000000
00.50001
升级会员 