实验五复杂系统的设计与仿真

《实验五复杂系统的设计与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验五复杂系统的设计与仿真一线性定常系统模型一实验目的1.掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB中建立状态空间模型的方法。2.掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB实现不同模型之间的相互转换。3.熟悉系统的连接。学会用MATLAB确定整个系统的状态空间表达忒和仏递函数。4.掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB进行线性变换。二实验内容1.己知系统的传递函数：(1)建立系统的TF或ZPK模型。(2)将给定传递函数川函数s

2、s()转换为状态空间表达式。再将得到的状态空间表达式川函数tf()转换为传递函数，井与原传递函数进行比较。(3)将给定传递阑数川阑数jordants()转换为对角标准型或约当标准型。再将得到的对角标准型或约当标准型用函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。(4)将给定传递函数用函数ctrltS()转换为能控标准型和能观测标准型。再将得到的能控标准型和能观测标准型川函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。⑻G(5)45(5+1)2(5+3)(b)GCv)+654-852+45+3(c)C(z)Z2+Z+1z3+6z2+1lz+6

3、2.已知系统的状态空问表达式(1)建立给定系统的状态空间模型。用函数eig()求出系统特征值。用函数tf()和zpk()将这些状态空叫表达式转换为传递函数，记录得到的传递函数和它的零极点。比较系统的特征值和极点是否一致，为什么？(2)川函数Cam)n()将给定状态空间表达式转换为对角标准型。川函数eig()求出系统特征值。比较这些特征值和(丨)中的特征值是否一•致，为什么？再用函数tf()和zpk()将对角标准型或约当标准型转换为传递函数。比较这些传递函数和(1)中的传递函数是否一致，为什么？(3)用函数ctrlss()将给定的状态空间表达式转换为能

4、控标准型和能观测标准型。用函数eig()求系统的特征值。比较这些特征值和(1)十的特征值足否一致，为什么?再川函数tf()将它们转换为传递函数。比较这些传递函数和（1）中的传递函数是否一致，为什么?(b)x(c)X01-5-612-7-641-21021-13II■■"00-f1"(d)x=10-3101-303.已知两个了系统G2(s)52+45+435+5》，=[111]y=[l0]]x53+65,2+1h+6（1）建立两个了•系统的传递函数模型。求它们串联、并联、反馈连接时，整个系统的传递函数模型。然后将所得传递函数模型转换为状态空间模型。（2

5、）将两个子系统的传递函数模型转换为状态空间模型。求它们华联、并联、反馈连接吋，整个系统的状态空间榄型。然后将所得状态空间榄型转换为传递函数模型。比较（1）和（2）所得的相应的结果。二线性定常系统状态方程的解一、实验目的1.掌握状态转移矩阵的概念。学会用MATLAB求解状态转移矩阵。2.掌握线性系统状态方程解的结构。学会川MATLAB求解线性定常系统的状态响应和输出响应，并绘制相应曲线。二、实验内容1.求卜*列系统矩阵A对应的状态转移矩阵_01O'"0-1(b)A=001401—2-54(a)A(c)AA000A0002100A0(d)A=00A100

6、A0002.己知系统01-6-50]a*(1)令初始状态为x(0)a)川MATLAB求状态方稈的解析解。选择吋间向景t,绘制系统的状态响应曲线。观察并记录这些曲线。b)川函数initial()计算系统在初始状态作川下状态响应和输出响应的数值解，并川函数plot()绘制系统的状态响应曲线和输岀响应曲线。观察并记录这些响应曲线，然后将这-•状态响应曲线与a)巾状态响应曲线进行比较。c)根据b)屮所得的状态响应的数值解，川命令plot(x(:,l),x(:，2))绘制系统的状态轨迹。记录系统状态转移的过程，结合a)和b)中的状态响应曲线分析这一过程。(2)

7、令初始状态为零，输入为w(Z)=1(f)。a)用MATLAB求状态方程的解析解。选择吋间向Mt,绘制系统的状态响应曲线。观察弁记录这些曲线。b)用函数initial()计算系统在初始状态作用下状态响和输出响i、V:的数值解，丼用函数plot()绘制系统的状态响应曲线和输出响应曲线。观察并记录这些响应曲线，然后将这一状态响应曲线与a).中状态响应曲线进行比较。c)根据b)中所得的状态响应的数值解，用命令plot(x(:,l),x(:,2))绘制系统的状态轨迹。记录系统状态转移的过程，结合a)和b)中的状态响应曲线分析这-•过程。(3)令初始状态为X0)

8、=,输入为w(z)二l(z)。求系统状态响/、V:和输出响应的数位解，绘制系统的状态响应曲线、输出响应曲线和