东南大学自动化控制基础大实验直流电机位置控制报告
东南大学微机实验项目-直流电机控制
;*****************初始化结束*******************
;*****************进入主体部分*****************
;检测键盘输入（速度的值和开环or闭环)
;测定速度
;显示偏差
;设定开环闭环，设定速度（显示红黄蓝）
out dx,al ;输入时钟，1MHZ
mov dx,io8253a0
mov ax,50000 ;初值50000，输出时钟周期50ms
out dx,al
nop
nop
mov al,ah
mov dx,io8253ak ;计数器2，方式0，只读写低8位
jz setL
jmp quit ;否则退出
setL: mov loopway,al
jmp getSpeed
setS: ;mov bl,07h
; mul bl ;mul src: (ax) <- al*src
;**********************************************
;//////////////////检测按键////////////////////
;将得到的速度存入speed,开环or闭环放入loopway（63h--闭环、6fh--开环）
initSL: mov al,09h ;初始化速度为0
;初始化8255中C口2-0输出（红黄蓝显示）,3口控制定时器开始计数
;初始化8255中C口7-4输入，读取定时器状态
;初始化8253
;********************************************
电机实验报告东南大学自动化
电机实验报告东南⼤学⾃动化东南⼤学电机实验报告姓名：学号：专业：⾃动化组员：时间：2014年6⽉实验⼀、⼆电器控制（⼀、⼆）⼀、实验⽬的1、了解接触器、按扭等元件的功能特点，掌握其⼯作原理及接线⽅法；2、学会使⽤接触器、按钮组合控制风扇开关。
⼆、实验原理1. 接触器型号划分在电⼯学上。
接触器是⼀种⽤来接通或断开带负载的交直流主电路或⼤容量控制电路的⾃动化切换器，主要控制对象是电动机，此外也⽤于其他电⼒负载，如电热器，电焊机，照明设备，接触器不仅能接通和切断电路，⽽且还具有低电压释放保护作⽤/。
接触器控制容量⼤。
适⽤于频繁操作和远距离控制。
是⾃动控制系统中的重要元件之⼀。
通⽤接触器可⼤致分以下两类。
（1）交流接触器。
主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。
常⽤的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。
（2）直流接触器。
⼀般⽤于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。
但现在接触器的型号都重新划分了。
都是AC系列的了。
AC-1类接触器是⽤来控制⽆感或微感电路的。
AC--2类接触器是⽤来控制绕线式异步电动机的启动和分断的。
AC-3和AC--4接触器可⽤于频繁控制异步电动机的启动和分断。
2. 交流接触器（CJX1-12）实验室所⽤的是交流接触器（CJX1-12）如下图所⽰铭牌如下⼯作原理当线圈通电时,静铁芯产⽣电磁吸⼒,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触⽚同时运⾏,触点闭合,从⽽接通电源。
当线圈断电时,吸⼒消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作⽤⼒⽽分离,使主触头断开,切断电源。
使⽤接法1、⼀般三相接触器⼀共有8个点，三路输⼊，三路输出，还有是控制点两个。
输出和输⼊是对应的，很容易能看出来。
如果要加⾃锁的话，则还需要从输出点的⼀个端⼦将线接到控制点上⾯。
2、⾸先应该知道交流接触器的原理。
他是⽤外界电源来加在线圈上，产⽣电磁场。
直流电机控制实验
实验一直流、步进电机综合控制系统设计一、实验目的1.初步熟悉实验GPIO口的初始化设置，并熟悉实验箱各个模块的功能2.掌握步进机的控制原理及利用延时脉冲来改变步进电机速度3.掌握直流电机的控制原理及利用pwm占空比控制来改变速度4.学习IIC总线读取和写数据原理，并掌握对CAT1025 E2PROOM操作方法5.学会控制数码管的显示UART串口函数，并初步掌握中断处理函数的写法二、实验要求以MagicARM2410为实验平台，设计一个通过串口通信交互控制的综合型控制系统。
具体来说，可在启动时，自动列出一些选项，通过键盘选择某个选项而实现其功能；考虑到实时性，再按某个控制键能立刻停止当前功能而回到初始的待选状态。
具体功能要求如下：1.实现四个LED灯按照十六进制的规则依次亮灭；2.在超级终端上输入两个两位数，实现两位数的加减乘除并显示运算结果；3.显示当前的年月日、星期、时分秒；4.实现步进电机的调速和正反转；可用旋转按钮W1或按键控制调速，在超级终端和数码管上同步显示其正反转和转速信息；三、实验基本原理1.S3C 2410A具有117个通用I/O口，分为A—H等8个端口，由于每个I/O口都有第2功能，甚至第3功能，所以需要通过设置GPxCON 寄存器来选择GPx口I/O口功能，其中x可以为A、B、C、D、E、F、G表示相应的I/O端口。
当I/O口设置为GPIO输出模式（Output模式）时，可以通过写GPxDAT控制相应I/O口输出高电平或低电平，GPxDAT为1的位对应I/O输出高电平，为0的位对应输出低电平。
2.工程模板中包含有串口软件包UART.C，用户可以调用相应的接口函数】进行串口数据发送和接收，串口的波特率需要在config.h文件中进行设置，本实验使用默认的115200波特率。
对串口进行初始化时，首先要设置相应I/O口为TXD0，TRD0功能引脚，然后通过ULCON0来设置通讯波特率。
【电气工程自动化】直流无刷电机-运动控制实验报告
《运动控制系统综合实验》实验报告小组成员:直流无刷电机实验报告一、实验目的通过对8257的编程控制，发出可以驱动直流无刷电机的六路PWM 波，实现对电机的控制。
二、实验原理1.直流无刷电机驱动原理这部分在PPT里有详细介绍，简单来说就是要根据转子上的三个霍尔传感器的状态发出下一步所需的三相电流。
刚开始时我对这部分原理迟迟不能搞透彻，对着向量图思考了好久，就是不能把霍尔传感器的状态和所需电流方向对应起来。
主要问题是那个PPT上的向量图没有清楚的思考步骤，导致我把定子的磁场一直当成转子的看，当然搞不清楚。
后来在和身边同学交流后才明白。
然后我按照六步驱动法得到了逆时针转动所需的霍尔状态表，如图1左，经验证此状态表是可以成功驱动电机的。
搞定逆时针转动后我趁热打铁，把顺时针转动的霍尔状态表也写了出来。
但是最开始我想当然的以为把逆时针的状态倒过来对应霍尔传感器的值电机就会反转，经过试验后证明这种思路是错误的，电机还是逆时针转动。
我想了好久没想明白，只好又从头推了一遍顺时针转动所需的状态表，如图一右。
前后对比我们发现相同霍尔状态时，正反所需的电流恰好相反，也即相差180°。
再回想推导过程中实际是用下一个状态的电流对应本状态的霍尔值，我一下豁然开朗。
我判断电机在某一位置时允许有60°的误差，逆时针转动时上一个状态加上60°，顺时针转动时则减去60°，所以顺时针逆时针转动正好差了180°。
霍尔传感器的状态和所需电流如下表：2.相序确定上述表格中A,B,C其实是我们假定的，与霍尔元件HaHbHc 对应的ＡＢＣ并不对应，所以我们还要确定一下三相相序。
考虑到我们只给三相电机提供Ａ正Ｂ负的电流时，电机转子应该停在一个确定的位置，而这个位置对应的霍尔状态值为０１０。
那么当我们任意通入一正一负的电流时，若霍尔状态值为０１０，此时正电流即Ａ相，负电流即Ｂ相。
按此方法即可确定相序，所用的Ａ正Ｂ负程序如下：写在ｍａｉｎ里面是为了一直发出Ａ正Ｂ负的电流。
直流电机的控制实训报告
一、实训目的本次直流电机控制实训旨在使学生掌握直流电机的基本原理、控制方法及其在实际应用中的操作技能。
通过实训，学生能够了解直流电机的结构、工作原理，学习PWM（脉宽调制）技术、单片机控制等现代电机控制技术，并能够独立完成直流电机的控制实验，提高动手能力和工程实践能力。
二、实训内容1. 直流电机基本原理学习首先，对直流电机的基本结构和工作原理进行了学习。
直流电机主要由转子、定子、电刷、换向器和励磁绕组等部分组成。
在了解这些基本组成部分的基础上，进一步学习了直流电机的转矩、转速与电压、电流之间的关系，以及直流电机的启动、制动和调速方法。
2. PWM技术学习PWM技术是现代电机控制中的重要技术之一。
通过学习PWM技术，了解了PWM信号的产生原理、特点及其在电机控制中的应用。
同时，学习了PWM控制电路的设计和调试方法。
3. 单片机控制学习单片机是现代电机控制系统的核心控制器。
通过学习单片机的基本原理、编程方法和接口技术，掌握了如何使用单片机控制直流电机的转速和转向。
4. 实验操作在实验过程中，按照以下步骤进行操作：（1）搭建实验电路：根据实验要求，连接直流电机、PWM控制器和单片机等元器件，搭建完整的实验电路。
（2）编写程序：使用C语言编写单片机控制程序，实现直流电机的转速和转向控制。
（3）调试程序：通过示波器等工具观察PWM信号和电机运行状态，对程序进行调试和优化。
（4）测试实验效果：观察电机转速和转向是否符合预期，验证实验效果。
三、实验结果与分析1. 转速控制实验在转速控制实验中，通过调整PWM信号的占空比，实现了直流电机的无级调速。
实验结果表明，随着PWM占空比的增大，电机转速逐渐提高；随着PWM占空比的减小，电机转速逐渐降低。
2. 转向控制实验在转向控制实验中，通过改变PWM信号的极性，实现了直流电机的正反转。
实验结果表明，当PWM信号正负极性相反时，电机转向相反。
3. 实验结果分析通过本次实训，掌握了直流电机的基本原理、PWM技术和单片机控制方法。
直流电机控制实训报告
一、实训目的本次直流电机控制实训旨在通过实际操作，让学生掌握直流电机的工作原理、控制方法及其在实际应用中的调试技巧。
通过实训，学生能够了解直流电机的驱动电路、控制电路以及相关的控制算法，提高动手能力和实际应用能力。
二、实训内容1. 直流电机的工作原理及结构首先，我们了解了直流电机的基本工作原理。
直流电机主要由定子、转子、电刷、换向器等部分组成。
当电流通过电刷和换向器时，在转子线圈中产生磁场，从而与定子磁场相互作用，产生转矩，使转子转动。
2. 直流电机的驱动电路在了解了直流电机的基本结构和工作原理后，我们学习了直流电机的驱动电路。
驱动电路主要包括电源电路、保护电路、控制电路和电机驱动电路。
电源电路为电机提供所需的直流电压；保护电路用于防止电机过载、短路等故障；控制电路用于控制电机的转速和转向；电机驱动电路则将控制信号转换为电机所需的电压和电流。
3. 直流电机的控制方法直流电机的控制方法主要有两种：脉宽调制（PWM）控制和模拟控制。
PWM控制通过改变脉冲宽度来控制电机的转速，具有响应速度快、精度高等优点；模拟控制则通过改变电压和电流的大小来控制电机的转速，具有电路简单、成本低等优点。
4. 实训过程在实训过程中，我们首先搭建了直流电机的驱动电路，并使用Keil软件编写了控制程序。
程序主要包括以下部分：（1）初始化：设置PWM占空比、定时器等参数；（2）主循环：读取编码器反馈信号，计算电机转速；（3）控制算法：根据设定转速与实际转速的差值，调整PWM占空比，实现电机转速的闭环控制；（4）显示：在LCD显示屏上显示电机转速、占空比等信息。
在程序编写完成后，我们使用Proteus软件对电路进行了仿真，验证了程序的correctness。
仿真结果表明，电机转速能够稳定在设定值附近。
5. 实训结果分析通过本次实训，我们掌握了直流电机的驱动电路、控制方法以及调试技巧。
以下是实训结果分析：（1）PWM控制效果较好，电机转速稳定，波动较小；（2）控制程序简单易读，易于修改和扩展；（3）电路搭建过程较为顺利，未出现明显问题。
直流电机驱动控制实验
实验原理
直流电机的工作原理基于电磁感 应定律，通过磁场和电流的作用
力产生转矩，使电机转动。
控制器的功能是根据输入的信号 或指令，输出相应的电压或电流，
以改变电机的转速或方向。
驱动器的作用是将控制器输出的 信号转换为直流电机可以识别的 电压和电流，以驱动电机转动。
02
直流电机基础知识
直流电机简介
04
培养实验操作能力和分 析解决问题的能力。
实验设备
控制器
一个，用于控制直流电机的启 动、停止、调速和方向。
电源
一个，为直流电机和控制器提 供电源。
直流电机
一台，用于实验中的驱动对象。
驱动器
一个，用于将控制器发出的信 号转换为直流电机可以识别的 电压和电流。
测量仪表
若干，用于测量电机的电压、 电流、转速等参数。
连接电路
根据实验需求，正确连接电机、驱动器、控制器 和测量仪器。
启动与观察
启动电机，观察电机的实际表现，记录相关数据。
ABCD
设定参数
根据实验要求，设置电机的速度、方向、转矩等 参数，以及控制器的工作模式和参数。
调整与优化
根据实验结果，调整电机和控制器参数，优化电 机的性能表现。
数据记录与处理
数据记录
直流电机是一种将直流电能转 换为机械能的装置，广泛应用 于各种工业和民用领域。
直流电机主要由定子和转子两 部分组成，定子固定不动，转 子在定子内转动。
直流电机具有调速性能好、启 动转矩大、易于维护等优点。
直流电机的工作原理
直流电机通过磁场和电流的作用力实 现电能和机械能的转换。
通过改变电机的输入电压或电流，可 以调节电机的转速和转矩。
通过模拟电路搭建控制器，实现对电机的控制。这种方式简单、 成本低，但精度和稳定性较差。
直流电机控制实训报告总结
一、前言直流电机因其结构简单、控制方便、调速性能好等优点，在工业、农业、国防等领域得到广泛应用。
为了更好地掌握直流电机控制技术，提高自己的实践能力，我参加了为期两周的直流电机控制实训。
以下是本次实训的总结。
二、实训目标1. 熟悉直流电机的基本原理和结构；2. 掌握直流电机控制系统的设计方法；3. 学会使用常用控制电路和电子元器件；4. 培养团队合作精神和实际操作能力。
三、实训内容1. 直流电机基本原理与结构实训期间，我们学习了直流电机的基本原理，包括电机的工作原理、转矩与转速的关系、电机的类型等。
通过理论学习，我们了解了直流电机的结构，包括定子、转子、电刷、换向器等部分。
2. 直流电机控制系统设计在实训过程中，我们学习了直流电机控制系统的设计方法。
首先，根据实际需求确定电机的额定参数；其次，设计电机驱动电路，包括电机电源、驱动器、保护电路等；最后，编写控制程序，实现对电机的控制。
3. 常用控制电路和电子元器件实训中，我们学习了常用控制电路和电子元器件的应用。
例如，晶体管、MOS管、继电器、光耦合器等。
通过实际操作，我们掌握了这些元器件的选型、连接和调试方法。
4. 实际操作与调试在实训过程中，我们分组进行了直流电机控制系统的设计与制作。
首先，我们根据实训要求，确定了电机参数和控制要求；然后，我们设计电路，选型元器件，并进行焊接；最后，我们编写控制程序，调试系统。
四、实训成果1. 成功制作了一款直流电机控制系统，实现了电机的启动、停止、正转、反转和调速等功能；2. 掌握了直流电机控制系统的设计方法，为今后从事相关领域工作奠定了基础；3. 增强了团队合作精神，提高了实际操作能力；4. 深化了对直流电机基本原理和结构的理解。
五、实训体会1. 理论与实践相结合本次实训使我深刻体会到，理论知识是实践的基础，实践是检验理论的唯一标准。
在实训过程中，我们不仅学习了理论知识，更重要的是将所学知识应用到实际操作中，提高了自己的动手能力。
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东南大学自动化学院实验报告课程名称：自动控制基础实验名称：自动控制大型实验直流电机位置控制院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：学号：08009000实验室：动力楼417 实验组别：无同组人员：无实验时间：2012 年 5 月31 日评定成绩：审阅教师：目录一、设计内容 (3)1. 任务要求 (3)2. 性能指标 (3)3. 验收基本要求 (3)二、熟悉环境 (3)1. 电机组 (3)2. PWM (4)3. 光码盘 (4)4. 采集卡 (5)5. MATLAB/SIMULINK (5)三、实验理论基础 (5)1. 传递函数与波特图关系 (5)2. 状态反馈 (6)3. 状态观测器 (6)四、实验仪器及设备 (7)五、传递函数的建立 (7)1. 电机非线性特性测量 (7)2. 电机速度传递函数 (8)3. 谐振法实验 (10)4. 电机位置传递函数 (12)5. DA卡的电平匹配 (13)六、仿真设计 (14)1. 建立状态空间模型 (14)2. 状态观测器设计 (15)3. 状态反馈设计及仿真效果 (16)4. 整体仿真 (17)七、完整接线及调试 (20)1. 系统实物连接 (20)2. 实物图连接线路图 (21)3. 输出波形 (21)八、实验总结 (24)1. 关于实验内容 (24)2. 关于实验设计 (24)3. 关于实验总体 (24)一、 设计内容1. 任务要求1．给小型直流电机机组和其他辅助装置，设计完整的位置控制系统。
采用现代控制理论极点配置的控制方法，应用Matlab/Simulink 软件对控制系统进行辅助分析和设计，并运用Simulink 实时控制功能设计控制器，使系统满足给定的性能指标。
2．小组讨论并设计实验步骤。
3．系统要尽量准确建模。
4．时间约20个学时，采用实验室开放形式。
5．实物当面验收和交大型实验报告。
2. 性能指标1．无位置误差 （360º之内） 2．定位响应时间 < ０.３秒 （360º之内） 3．定位超调量 < ２０％ （360º之内）3. 验收基本要求1．要有原物理功能框图和照片，实物系统接线图，数学模型框图，Simulink 仿真框图和结果，完整控制系统框图和接线图。
2．设计和计算过程。
3. 电机能够基本定位。
二、 熟悉环境1. 电机组电机的工作原理电磁力定律和电磁感应定律。
直流电动机利用电磁力定律产生力合转矩。
直流发电机利用电磁感应定律产生电势。
电动机包含三部分：固定的磁极、电枢、换向片和电刷。
只要维持电动机连续旋转，保证电磁转矩的方向不变，才能维持电动机不停地转动。
实现上述现象的方法是导体转换磁极时，导体的电流方向必须相应的改变。
而换向片和电刷就是实现转换电流方向的机械装置。
改变电刷A 、B 上电源的极性，也就改变了电机转动的方向。
这就是正转反转的原理。
转矩平衡方程0()()()()()()()()()()()t a a e c a a a a a a dwT T T J em L dt T t K I t emE t K w t dw t T t J T t emdt dI t U t L R I t E t dt =++===+=++T em 是电枢转子受到的电磁转矩，0T 是电机本身的阻转矩，T L是电动机的负载转矩，dwJ是负载折算到转子本身的转动惯量乘以转子的转速。
电机存在死区可以这样理解，死dtT带来的转矩，所以电机在死区范围内，能量都消区主要由摩擦产生，开始时Tem要克服0耗在阻力上。
直流电动机采用电枢控制时，机械特性和调节特性都是直线，特性曲线族是平行直线，这表明直流电机是线性元件。
电枢控制的缺点是需要较大的控制功率，要用较大容量的功率放大器。
（箱子里面就有一个）。
电机实物图2. PWM冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。
3. 光码盘光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。
4. 采集卡数据采集卡采用研华产的PCI-1711，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内，其采样频率为100K；有16路单端A/D模拟量输入，转换精度均为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度均为12位；16路数字量输入，16路数字量输出。
接口板安装在计算机内PCI插槽上，通过实验平台转接口与PC上位机的连接与通讯。
数据采集卡接口部分包含模拟量输入输出(AI/AO)与开关量输入输出(DI/DO)两部分。
其中列出AI有4路，AO有2路，DI/DO各8路。
利用计算机做虚拟示波器观察一个模拟信号，可以用导线直接连接到接口中AD 端；若使用采集卡中的信号源，用DA输出（即实验中我们通常将信号输入到AD1端，软件内部信号DA1输出）。
5. MATLAB/SIMULINKSimulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。
为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。
对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink 提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。
三、实验理论基础1. 传递函数与波特图关系在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的前提和难点。
建模一般有机理建模和辨识建模两种方法。
机理建模就是根据系统的物理关系式，推导出系统的数学模型。
辨识建模主要是人工或计算机通过实验来建立系统数学模型。
两种方法在实际的控制系统设计中，常常是互补运用的。
辨识建模又有多种方法。
本实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数，俗称频域法。
还有时域法等。
准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。
模型只取主要部分，而不是全部参数。
另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode图设计控制系统就是其中一种。
幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即)()(ωωio U U A =，测幅频特性时，改变正弦信号源的频率测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。
在对数幅频特性图中，传递函数的极点是曲线的转折点，即3dB 点。
在3dB 点，功率是最大功率的一半，所以输出是最大输出的1/2图，那么我们根据这一原理，将能够很容易的求出系统传递函数的极点。
2. 状态反馈设系统受控系统的动态方程为bu Ax x+= cx y =下图为其状态变量图。
令Kx r u -=，其中]...[21n k k k K =，r 为系统的给定量，x 为1⨯n 系统状态变量，u 为11⨯控制量。
则引入状态反馈后系统的状态方程变为bu x bK A x+-=)( 相应的特征多项式为)](det[bK A SI --，调节状态反馈阵K 的元素]...[21n k k k ，就能实现闭环系统极点的任意配置。
下图为引入状态反馈后系统的方框图。
3. 状态观测器如果控制系统采用极点配置的方法来设计，就必须要得到系统的各个状态，然后才能状态反馈进行极点配置。
然而，大多数被控系统的状态是不能直接得到的，怎么办？于是提出了利用被控系统的输入量和输出量重构原系统的状态，这样原系统的状态就能被等价取出，从而进行状态反馈，达到改善系统的目的。
另外，状态观测器可以用来监测被控系统的各个参量。
观测器的设计线路不是唯一的，本实验采用较实用的设计。
给一个被控二阶系统，其开环传递函数是12(1)(1)KT s T s ++ ，12 K K K =设被控系统状态方程构造开环观测器，为状态向量和输出向量估值由于初态不同，估值状态不能替代被控系统状态X，为了使两者初态跟随，采用输出误差反馈调节，即加入，即构造闭环观测器，闭环观测器对重构造的参数误差也有收敛作用。
也可写成只要（A-HC）的特征根具有负实部，状态向量误差就按指数规律衰减，且极点可任意配置，一般地，（A-HC）的收敛速度要比被控系统的响应速度要快。
工程上，取小于被控系统最小时间的3至5倍，若响应太快，H就要很大，容易产生噪声干扰。
实验采用结构，即输出误差反馈，而不是输出反馈形式。
四、实验仪器及设备PC机（附带有MATLAB及相应PCI1117卡驱动程序）THBDC-1实验平台THBDC-1虚拟示波器SYL-2.5直流电机五、传递函数的建立1. 电机非线性特性测量实验内容：（1）不接电机，改变U i，从0~5V，测U m；（2）接电机，8根线，改变U i，测U22，A，B；不接电机，将U i从0~5V开始调节，发现U m的值是随U i成正向关系，变化范围从-12V 到12V；这里说明了输入电压经过PWM调制和运放后，电压有所增长，而事实上控制电机的方法正是通过改变PWM波的占空比来实现的。