河南工业大学现代控制理论实验报告.doc

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1、现代控制理论实验报告实验一线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换专业班级：自动化1505姓名：施明梁学号：201523020525一实验目的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。（字符和数字全部用TimesNewRoman）3.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

2、容1、已知系统的传递函数（1）建立系统的TF或ZPK模型。（2）将给定传递函数用函数ss()转换为状态空间表达式。再将得到的状态空间表达式用函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。（3）将给定传递函数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用函数tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。2.已知系统的状态空间表达式(a)

3、(c)（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()将这些状态空间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）用函数canon()将给定状态空间表达式转换为对角标准型。用函数eig()求出系统特征值。比较这些特征值和（1）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

4、转换为能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）中的特征值是否一致，为什么?再用函数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?三实验结果与分析第一题实验结果（1）（2）结论（2）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。（3）结论（3）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。（4）结论（4）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。第2题实验结

5、果(a)题（1）：结论：系统的特征值和极点一致，因为线性变换不改变系统的特征值和极点。（2）：结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不改变系统的特征值。这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。（3）：结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不改变系统的特征值。这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。（c）题（1）：结论：系统的特征值和极点一致，因为线性变换不改变系统的特征值和极点。(2)：结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不

6、改变系统的特征值。结论：这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。(3)：能控标准型能观标准型求出系统特征值结论：这些特征值和（1）中的特征值一致，因为线性变换不改变系统的特征值。转换为传递函数结论：这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。现代控制理论实验报告实验二线性系统可控、可观测性判断专业班级：自动化1505姓名：施明梁学号：201523020525一实验目的1.掌握能控性和能观测性的概念。学会用MATLAB判断能控性和能观测性。2.掌握系统的结构分解

7、。学会用MATLAB进行结构分解。二实验内容1.已知系统（1）判断系统状态的能控性和能观测性，以及系统输出的能控性。说明状态能控性和输出能控性之间有无联系。（2）令系统的初始状态为零，系统的输入分别为单位阶跃函数和单位脉冲函数。用MATLAB函数计算系统的状态响应和输出响应，并绘制相应的响应曲线。观察和记录这些曲线。当输入改变时,每个状态变量的响应曲线是否随着改变？能否根据这些曲线判断系统状态的能控性？（3）将给定的状态空间表达式变换为对角标准型，判断系统的能控性和能观测性，与（1）的结果是否一致？为何？（4）令（3）

8、中系统的初始状态为零，输入分别为单位阶跃函数和单位脉冲函数。用MATLAB函数计算系统的状态响应和输出响应，并绘制响应的曲线。观察和记录这些曲线。当输入改变时,每个状态变量曲线是否随着改变？能否根据这些曲线判断系统以及各状态变量的能控性？不能控和能控状态变量的响应曲线有何不同？（5）根据（2）和（4）所得曲线能否判断系统状态以及各