MATLAB中极点配置法与LQR控制器设计

# 1. 引言

## 1.1 研究背景

在现代控制系统设计中，极点配置法和线性二次调节器（LQR）控制器是常见的控制器设计方法之一。极点配置法通过将系统的闭环极点位置指定为预先确定的值来设计控制器，从而实现对系统动态响应的调节；而LQR控制器则是通过最小化系统状态偏差和控制输入的加权和来设计控制器，以获得最优的闭环系统性能。

## 1.2 研究意义

本文旨在介绍MATLAB中极点配置法与LQR控制器设计的基础理论和实际应用方法，通过比较这两种控制器设计方法的性能、实现复杂度以及在实际系统中的应用效果，帮助读者全面了解并掌握这两种方法在控制系统设计中的应用。

## 1.3 文章结构安排

本文将分为以下几个章节来进行阐述：

- 第二章：MATLAB中极点配置法基础
- 第三章：LQR控制器的理论基础
- 第四章：极点配置法与LQR控制器设计比较
- 第五章：MATLAB仿真实验
- 第六章：总结与展望

在这些章节中，我们将深入探讨极点配置法和LQR控制器的原理、设计方法，并通过实例分析和仿真实验来展示它们的应用效果。希望通过本文的介绍，读者能够对MATLAB中极点配置法与LQR控制器设计有更深入的了解。

# 2. MATLAB中极点配置法基础

在控制系统设计中，极点配置法是一种常用的控制器设计方法。本章将介绍极点配置法的原理、MATLAB中极点配置法函数的调用以及通过一个实例演示如何利用MATLAB进行极点配置设计。让我们一起深入了解这一内容。

# 3. LQR控制器的理论基础

在控制系统设计中，线性二次调节器（LQR）是一种经典且有效的控制器设计方法。下面将介绍LQR控制器的概念、设计原理以及在MATLAB中的应用方法。

#### 3.1 线性二次调节器（LQR）的概念

线性二次调节器是一种基于状态反馈的控制器设计方法，其设计目标是通过对系统状态的加权和来最小