资源描述：
《现代控制理论基础实验指导书200_...》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、现代控制理论基础实验指导书实验一：控制系统模型转换一、实验目的1．掌握控制系统模型转换，并使用计算机仿真软件验证。2．学习并会简单应用MATLAB软件。二、实验器材[1]微型计算机[2]MATLAB软件三、实验要求与任务1．设系统的零极点增益模型为，求系统的传递函数及状态空间模型。解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。%Example1%k=6;z=[-3];p=[-1,-2,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k)[a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k)其中：zp2tf函数——变零极点表示为传递函
2、数表示zp2ss函数——变零极点表示为状态空间表示记录实验结果，并给出系统的传递函数及状态空间模型。2．给定离散系统状态空间方程求其传递函数模型和零极点模型，并判断其稳定性。解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。%Example2%7a=[-2.8-1.400;1.4000;-1.8-0.3-1.4-0.6;000.60];b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=[0];[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)[z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d)pzmap(p,z)title('Pole
3、-zeroMap')其中：ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示pzmap——零极点图记录实验结果，并给出系统的传递函数模型和零极点模型；绘出图形，并判断系统稳定性。3．已知系统的传递函数为，求系统的零极点增益模型及状态空间模型。tf2zp函数——变系统传递函数形式为零极点增益形式tf2ss函数——变系统传递函数形式为状态空间表示形式编写程序，记录实验结果，并给出系统的状态空间模型和零极点模型。4．已知系统状态空间表达式为ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状
4、态空间表示为零极点表示编写程序，记录实验结果，并给出系统传递函数模型和零极点模型。7实验二：系统能控性、能观测性判别一、实验目的1．学会使用计算机仿真软件验证系统能控性和能观测性。2．学习并会简单应用MATLAB软件。二、实验器材[1]微型计算机[2]MATLAB软件三、实验要求与任务1．线性系统，当α分别取-1，0，+1时，判别系统的能控性和能观测性，并求出相应的状态方程。解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。%Example3%foralph=[-1:1]alphnum=[1,alph];den=[110271
5、8];[a,b,c,d]=tf2ss(num,den)cam=ctrb(a,b);rcam=rank(cam)oam=obsv(a,c);coam=rank(oam)end其中：tf2ss函数——变传递函数表示为状态空间表示ctrb函数——可控性矩阵obsv函数——可观性矩阵rank函数——计算矩阵的秩执行后得α的不同值时的状态矩阵（a，b，c，d），并求出其可控性矩阵、可观性矩阵的秩。记录实验结果，判别系统的能控性和能观测性，并给出系统相应的状态方程。2．线性定常离散系统编写程序，记录实验结果，判别系统的能控性和能观测性。7实验三：用ly
6、apunov第二方法判别系统稳定性一、实验目的1．学会使用lyapunov第二方法判别系统稳定性，并用计算机仿真验证。2．学习并会简单应用MATLAB软件。二、实验器材[1]微型计算机[2]MATLAB软件三、实验要求与任务1．利用李亚普诺夫方程确定线性时不变系统的稳定性。解：，令Q=I，求解Lyapunov方程，然后确定P的正定性来证实系统的稳定性。在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。%Example4%a=[-1,-2;1,-4];q=[1,0;0,1];p=lyap(a,q)detp=det(p)其中：lyap
7、函数——连续Lyapunov方程求解det函数——计算矩阵行列式值记录实验结果，分析P阵，判别P矩阵是否是正定阵，判断系统稳定性。2．线性定常系统的状态方程为，利用李亚普诺夫方程确定系统的稳定性。编写程序，记录实验结果，分析P阵，判别P矩阵是否是正定阵，判断系统稳定性。7实验四：极点配置与观测器设计一、实验目的1．学会使用计算机仿真软件进行极点配置；2．学会使用计算机仿真软件设计小型系统，并观测系统输出量和各状态变量。3．学习并会简单应用MATLAB软件。二、实验器材[1]微型计算机[2]MATLAB软件三、实验要求与任务1．被控对象，设计
8、反馈控制器u=-kx，使闭环系统的极点为：。解：定义状态变量因此，系统的状态方程为：然后根据变换法求出所设计的增益阵K。第1步：检查系统可控性，当rank（cam）=n时系统可控
