现代控制理论基础指导书新.doc

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1、现代控制理论基础实验指导书茂名学院计算机与电子信息学院自动化与仪表教研室禹柳飞、金传伟、司徒莹等编11/13编写说明《现代控制理论基础实验》是和《现代控制理论基础》课程同步开设的非独立实验，6~8学时，是理论教案的深化和补充。但由于实验设备不够先进，目前只能采用MATLAB实验仿真和实验箱模拟的方式进行。通过实验，使学生巩固和加深对现代控制理论知识，特别是线性系统理论知识的理解，进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力，同时注意培养学生综合设计能力、创新能力和实事求是、严谨认真的科学作风以及良好的实验习惯，为今后工作

2、学习打下良好的基础。b5E2RGbCAP通过实验学生应达到以下基本要求：1、通过实验进一步巩固和加深对现代控制理论基本知识的理解。2、能根据实验指导书以及相关资料，综合运用所学知识，深入钻研有关问题，学会自己独立设计实验，分析问题、解决问题，培养一定的实验研究能力和创新能力。p1EanqFDPw3、能编写规范合理的计算机程序，熟练运用计算机处理问题。4、能独立撰写实验报告，准确分析实验结果，及时发现及解决实验中的问题。学生实验时的注意事项1学生要以认真学习的态度完成全部实验内容，要独立完成实验，不准随意走动，更不允许在

3、实验室内大声喧哗吵闹。DXDiTa9E3d2要爱护实验仪器设备，实验结束后要认真归整仪器设备。3学生要在完成实验一周后按时提交实验报告，要内容详实，图表清晰，实验报告必须严格按学校要求书写，不能是打印的文本，MATLAB的仿真曲线要先打印出来，然后贴到实验报告上去。实验报告要用教材科统一印制的实验报告本书写，实验报告本封面底部印有茂名学院电信学院自动化专业实验室字样。RTCrpUDGiT目录实验一线性控制系统状态空间法分析1实验二状态反馈控制系统的设计511/13实验一线性控制系统状态空间法分析第一部分线性控制系统状态

4、空间模型的建立及转换一、实验目的1掌握线性控制系统状态空间模型的建立方法。2掌握MATLAB中的各种模型转换函数。二、实验工程1已知系统的传递函数求取其状态空间模型。2MATLAB中各种模型转换函数的应用。3连续时间系统的离散化。三、实验设备与仪器1、计算机2、MATLAB软件四、实验原理及内容<一）系统数学模型的建立1、传递函数模型—tf功能：生成传递函数，或者将零极点模型或状态空间模型转换成传递函数模型。格式：G=tf(num,den>其中，

5、函数对象。【例】：<自己举例并编程演示）2、状态方程模型—ss功能：生成状态方程，或者将零极点模型或传递函数模型转换成状态方程模型。格式：G=ss(A,B,C,D>其中，A,B,C,D分别为状态方程的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和前馈矩阵。【例】：<自己举例并编程演示）3、零极点模型—zpk11/13功能：生成零极点模型，或将状态方程模型或传递函数模型转换成零极点模型。格式：G=zpk(z,p,K>其中，z,p,K分别表示系统的零点、极点和增益。【例】：<自己举例并编程演示）<二）连续时间系统离散化函数名称：c2d格式

6、：G=c2d(G1,Ts>，其中Ts为采样周期。功能：连续时间系统离散化。要求：先进行理论求解，再与仿真结果相比较。【例】试写出连续时间系统采样周期为T的离散化状态方程。1、理论求解解：先求11/13所以：2、MATLAB仿真程序及运行结果<自己编写程序并调试运行）3、分析<三）状态空间表达式的线性变换函数名称：ss2ss功能：完成状态空间表达式的线性变换。格式：G=ss2ss(G1,inv(P>>其中inv(p>为变换阵p的逆阵。例：>>a=[010。001。230]。>>b=[0。0。1]。>>c=[100]。>>

7、p=[1。01。-112。1-24]。>>G1=ss(a,b,c,0>。>>G=ss2ss(G1,inv(p>>五、实验报告要求将调试前的原程序及调试后的结果要一起写到实验报告上。六、思考题1MATLAB中的函数其实都是一些子程序，那么其ss2tf<）函数是如何编写的？2在MATLAB中对连续系统进行离散化有何现实意义？第二部分线性控制系统能控性、能观性和稳定性分析一、实验目的1掌握线性控制系统能控性和能观测性的判别方法，了解不可控系统或不可观测系统的结构分解方法。2掌握控制系统在李亚普诺夫意义下的稳定性的分析方法。二

8、、实验工程1运用MATLAB分析给定系统的能控性和能观测性。11/132系统的结构分解。3运用MATLAB分析分析给定系统的稳定性。三、实验设备与仪器1、计算机2、MATLAB软件四、实验原理及内容<一）系统可控性和可观测性判别1、可控性判别(1>可控性判别矩阵co=ctrb(a,b>或co=ctrb(G>(2>如果rank(co