MATLAB LQR控制系统设计与仿真工具集

资 源 简 介

本项目提供基于MATLAB的线性二次型调节器(LQR)完整解决方案，支持系统建模、控制器参数优化、动态响应仿真与稳定性分析，适用于教学与工程控制设计。

详 情 说 明

基于LQR控制器的线性系统源代码设计与仿真平台

项目介绍

本项目提供了一个完整的线性二次型调节器（LQR）控制系统设计与仿真解决方案。通过系统的状态空间建模、LQR控制器优化设计、动态响应仿真和性能评估，能够生成可直接应用于实际系统的控制源代码。本平台适用于控制工程教育、科研验证和工业应用开发。

功能特性

• 系统建模与转换：支持传递函数与状态空间表示的相互转换
• LQR控制器优化：自动计算最优反馈增益矩阵K
• 控制系统仿真：提供完整的时域响应分析
• 性能评估体系：包含ISE、IAE、ITSE等多种误差积分指标
• 稳定性分析：闭环系统极点分布和稳定裕度评估
• 代码生成：输出可重用的C/MATLAB控制源代码模块

使用方法

输入配置

1. 系统参数：输入被控对象的传递函数或状态空间矩阵(A,B,C,D)
2. 权重矩阵：设置状态权重矩阵Q和控制输入权重矩阵R
3. 初始条件：定义系统初始状态向量
4. 参考输入：指定期望的系统输出轨迹或设定值
5. 仿真参数：配置仿真时间范围、步长等参数

运行流程

1. 修改配置参数文件或直接在界面输入
2. 运行主程序启动设计与仿真过程
3. 查看生成的仿真曲线和性能报告
4. 获取最优控制增益和可移植源代码

输出结果

• 最优反馈增益矩阵K
• 系统动态响应时序图
• 控制性能分析报告
• 可嵌入实际系统的控制代码

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 必要工具包：Control System Toolbox, MATLAB Coder（用于代码生成）
• 内存建议：至少4GB RAM
• 存储空间：不少于500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了该项目的所有核心功能模块，包括系统模型的导入与验证、状态空间表示的建立、LQR控制器参数的优化计算过程、控制系统闭环仿真运行的完整流程、多种性能指标的自动评估分析以及最终控制源代码的生成与输出。