MATLAB LQG控制器优化与仿真系统

资 源 简 介

本项目提供基于MATLAB的线性二次高斯（LQG）控制设计与仿真完整解决方案，包含状态空间建模、卡尔曼滤波器设计及控制器优化三大模块，支持多变量系统分析与闭环性能验证。

详 情 说 明

MATLAB LQG控制器优化与仿真系统

项目介绍

本项目基于MATLAB平台实现了线性二次高斯（LQG）控制的完整设计与仿真流程。系统通过集成状态空间建模、卡尔曼滤波器设计和线性二次调节器优化三大核心模块，为用户提供从系统建模到控制器设计、性能分析的端到端解决方案。该系统特别适用于多变量控制系统的设计与验证，可自动计算最优控制器参数并生成详细的性能分析报告。

功能特性

• 多变量系统建模：支持任意阶次的多输入多输出系统状态空间模型建立
• LQG控制器自动设计：集成卡尔曼状态估计器与LQR最优调节器的完整设计流程
• 全面性能分析：提供时域响应、频域特性、鲁棒性指标等多维度性能评估
• 噪声特性模拟：支持过程噪声与测量噪声的统计特性配置与影响分析
• 可视化仿真结果：生成响应曲线、误差分析和实时仿真动画等直观展示

使用方法

基本配置步骤

1. 定义系统模型：输入被控对象的状态空间矩阵（A, B, C, D）
2. 设置噪声特性：配置过程噪声协方差矩阵Q和测量噪声协方差矩阵R
3. 指定优化目标：定义LQR代价函数的权重矩阵Q_lqr和R_lqr
4. 设定仿真参数：输入初始状态向量、仿真时长和参考信号类型
5. 运行仿真分析：执行主程序获取控制器参数和性能报告

参考信号类型支持

• 阶跃输入信号
• 正弦波形信号
• 自定义时序信号

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Control System Toolbox, Signal Processing Toolbox
• 推荐配置：4GB以上内存，支持三维图形显示

文件说明

主程序文件整合了系统的完整工作流程，实现了从模型导入、控制器参数计算到仿真分析的全套功能。具体包括系统状态空间模型的解析与验证、基于指定噪声统计特性的卡尔曼滤波器优化设计、线性二次调节器权重的自动求解、闭环控制系统的时间响应仿真与性能指标计算，以及各类分析图表和报告的自生成能力。该文件通过模块化结构组织各功能组件，确保用户可通过简单配置即可完成复杂的LQG控制系统设计与评估任务。