现代控制原理matlab实验报告1.pdf

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1、现代控制原理matlab实验报告实验一.利用MATLAB进行线性系统的模型转换及联结一．实验目的1、学习系统状态空间模型的建立方法、了解状态空间模型与传递函数、零极点模型之间相互转换的方法；2、通过编程、上机调试，掌握系统状态空间模型与传递函数相互转换的方法。3、通过编程、上机调试，掌握系统模型的联结方法。二．实验步骤1、根据所给系统的已知条件，如传递函数、零极点模型或（A、B、C、D），实现状态空间模型、传递函数模型、零极点增益模型之间的转换，采用MATLAB的相关函数编写m-文件。2、应用系统建模工具

2、，并联、串联、闭环、反馈等函数解决实际问题。3、在MATLAB界面下调试程序。三．实验要求1．在运行以上例程序的基础上，应用MATLAB求下面传递函数阵的状态空间实现s22s5s2G(s)32s2s3s4提示：num=[0012；0153]解：num=[0012;0152];den=[1234];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)A=-2-3-4100010B=100C=012152D=002．一个双输入双输出系统x412x3111

3、x102x27u22x113x5333x1y1120xy01122x3求出此模型的能控标准型和能观标准型。提示：写出两个子系统的传递函数模型，进而求出这两个传递函数模型的能控标准型实现或能观标准型实现，讨论是否能通过子系统的能控标准型实现或能观标准型实现求出原来系统的能控标准型和能观标准型。解：A=[41-2;102;1-13];B=[31;27;53];C=[120;011];D=[0];[num1

4、,den1]=ss2tf(A,B1,C1,D)[num2,den2]=ss2tf(A,B2,C2,D)得到：num1=07.0000-19.0000-36.0000den1=1.0000-7.000015.0000-9.0000num2=010.0000-60.000098.0000den2=1.0000-7.000015.0000-9.0000实验二.利用MATLAB求取线性系统的状态空间模型的解并分析其稳定性一.实验目的1、根据状态空间模型分析系统由初始状态和外部激励所引起的响应；2、了解系统稳定性的

5、判定方法（直接法和间接法）；3、通过编程、上机调试，掌握系统运动的分析方法。二.实验步骤1、构建系统的状态空间模型，采用MATLA的m-文件编程；2、求取系统的状态和输出响应；3、分析系统的稳定性；4、在MATLA界面下调试程序，并检查是否运行正确。三.实验要求1、在运行以上程序的基础上，应用MATLAB验证一个振动现象可以由以下系统产生：01x(t)x10证明该系统的解是costsintx(t)x(0)sintcost0假设初始条件x(0)，用Matlab观察

6、该系统解的形状。1A=[01;-10];x0=[0;1];[y,x,t]=initial(A,B,C,D,x0);subplot(2,1,1),plot(t,x(:,1))xlabel('Time(sec)'),ylabel('X_1')gridsubplot(2,1,2),plot(t,x(:,2))xlabel('Time(sec)'),ylabel('X_2')gridtitle('ResponsetoInitialCondition')1.510.5X10-0.5-1-1.5050100150

7、200250300350400450500Time(sec)ResponsetoInitialCondition1.510.5X20-0.5-1-1.5050100150200250300350400450500Time(sec)解：2、设系统的状态方程为11xx23试分析平衡点的稳定性。解：A=[-11;2-3];M=eig(A)%观察其特征值是否全为负值；Q=[10;01];P=lyap(A,Q)%观察P是否是正定矩阵；得到：M=-0.2679-3.7321P=1.37500.87

8、500.87500.7500因为特征值都是负值，P是正定矩阵，故在平衡点处稳定。实验三利用MATLAB导出连续状态空间模型的离散化模型1、在运行以上程序的基础上，针对线性定常连续系统的状态空间模型100x(t)x(t)u(t),y10x021设采样周期T1秒，试求离散化状态空间模型。执行以下的m-文件：A=[-10;0-2];B=[0;1];[G,H]=c2d(A,B,1)得到：G=0