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《《现代控制理论》实验指导书11-12年》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、《现代控制理论》实验指导书《现代控制理论》实验指导书适用专业:电气工程与自动化课程代码:8416340总学时:40总学分:2.5编写单位:电气信息学院编写人:审核人:审批人:批准时间:年月日-11-《现代控制理论》实验指导书目录实验一（实验代码1）系统的传递函数阵和状态空间表达式的转换………………2实验二（实验代码2）多变量系统的能控、能观和稳定性分析……………………3实验三（实验代码3）状态反馈和状态观测器的设计………………………………7主要参考文献…………………………………………………………………………10-11-《现代控制理论》
2、实验指导书实验一系统的传递函数阵和状态空间表达式的转换一、实验目的和任务1、学习多变量系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法。2、通过编程、上机调试，掌握多变量系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。二、实验内容在运行示例程序的基础上，应用MATLAB对所给系统编程并验证。三、实验仪器、设备及材料PC计算机1台（要求P4-1.8G以上），MATLAB6.X软件1套。四、实验原理设系统的模型如式(1.1)示。(1.1)其中A为n×n维系数矩阵、B为n×m维输入矩阵C为p×n维输出矩阵，D为传递阵，
3、一般情况下为0，只有n和m维数相同时，D=1。系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系如式(1.2)示。(1.2)式(1.2)中，表示传递函数阵的分子阵，其维数是p×m;表示传递函数阵的按s降幂排列的分母。五、主要技术重点、难点1、多变量系统状态空间表达式的建立方法2、系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法。六、实验步骤1、在MATLAB中输入以下例子，并验证输出结果。[例1.1]已知两输入两输出系统状态空间模型试建立MATLAB模型，并进行模型转换。-11-《现代控制理论》实验指导书%输入系统模型》A=[16910;31268
4、;47911;5121314]》B=[46;24;22;10]》C=[0021;8022]》D=zeros(2,2)%转换为传递函数模型%iu用来指定第n个输入，当只有一个输入时可忽略。》[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,iu)%转换为零极点模型》[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D,iu)[例1.2]已知系统状态空间描述为试建立MATLAB模型，设线性变换矩阵为，求系统线性变换后的模型。%输入系统模型》A=[01;-5-6]》B=[0;1]》C=[10]》D=0%输入线性变换阵Q=[1.250.25;-0.25-
5、0.25]%线性转换》[Aq,Bq,Cq,Dq]=ss2ss(A,B,C,D,Q)%直接化为对角标准形》[At,Bt,Ct,Dt]=canon(A,B,C,D)[例1.3]已知系统系数矩阵为将其变化为约当标准型。》a=[41-2;102;1-13]%化为约当标准形》[Q,J]=jordan(A)运行结果为Q=0-4-2-2-42-1-42-11-《现代控制理论》实验指导书J=100031003其中Q为变换矩阵，J为转化成约当标准型的系数矩阵2、在运行以上例程序的基础上，试建立下列系统的MATLAB传递函数模型，并转换为状态空间模型。再
6、将求出状态空间模型转换传递函数模型进行验证。一、实验报告要求在实验报告纸上写出实验程序和结果二、实验注意事项在实验前要预习，了解MATLAB软件的基本使用方法。三、思考题如何用MATLAB工具将系统传递函数模型转换为能控标准型状态空间表达式？实验二多变量系统的能控、能观和稳定性分析一、实验目的和任务1、学习多变量系统状态能控性及稳定性分析的定义及判别方法2、学习多变量系统状态能观性及稳定性分析的定义及判别方法。3、通过用MATLAB编程、上机调试，掌握多变量系统能控性及稳定性判别方法。二、实验内容在运行示例程序的基础上，应用MATLA
7、B对所给系统能控性和稳定性进行编程判断。三、实验仪器、设备及材料PC计算机1台（要求P4-1.8G以上），MATLAB6.X软件1套。四、实验原理1、设系统的状态空间表达式（2.1）系统的能控分析是多变量系统设计的基础，包括能控性的定义和能控性的判别。系统状态能控性的定义的核心是：-11-《现代控制理论》实验指导书对于线性连续定常系统（2.1）,若存在一个分段连续的输入函数U（t），在有限的时间（t1-t0）内，能把任一给定的初态x（t0）转移至预期的终端x（t1），则称此状态是能控的。若系统所有的状态都是能控的，则称该系统是状态完全
8、能控的。2、系统输出能控性是指输入函数U（t）加入到系统，在有限的时间（t1-t0）内，能把任一给定的初态x（t0）转移至预期的终态输出y（t1）。能控性判别分为状态能控性判别和输出能控性判别。状态能控性分为一般判别和直
