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1、NANCHANGUNIVERSITY现代控制理论实验报告学院：信息工程学院系自动化专业班级：自动化103学生姓名：学号：指导教师：武和雷日期：2013-06-14－－－－－－－－－－南昌大学信息工程学院－－－－－－－－－ 时间：2013年06月14号 南昌大学实验报告学生姓名：张政学号：专业班级：自动化103实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验1系统的传递函数阵和状态空间表达式的转换一、实验目的 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
2、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1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，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。三、实验步骤①根据所给系统的传递函数或（A、B、C阵），依据系统的传递函数
3、阵和状态空间表达式之间的关系如式(1.2)，采用MATLA的file.m编程。注意：ss2tf和tf2ss是互为逆转换的指令；②在MATLAB界面下调试程序，并检查是否运行正确。③[例1.1]已知SISO系统的状态空间表达式为(1.3)，求系统的传递函数。(1.3)四、实验结果 程序:%首先给A、B、C阵赋值；A=[010;001;-4-3-2];B=[1;3;-6];C=[100];D=0;%状态空间表达式转换成传递函数阵的格式为[num,den]=ss2tf(a,b,c,d,u)[num,den]=ss2tf(A,B
4、,C,D,1) 程序运行结果:num=01.00005.00003.0000den=1.00002.00003.00004.0000从程序运行结果得到:系统的传递函数为:..........................(1.4)④[例1.2]从系统的传递函数(1.4)式求状态空间表达式。 程序:num=[0153];%在给num赋值时，在系数前补0，使num和den赋值的个数相同；den=[1234];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den) 程序运行结果:A=-2-3-4100010B=100C=1
5、53D=0由于一个系统的状态空间表达式并不唯一,[例1.2]程序运行结果虽然不等于式(1.3)中的A、B、C阵，但该结果与式(1.3)是等效的。不防对上述结果进行验证。 ⑤[例1.3]对上述结果进行验证编程 %将[例1.2]上述结果赋值给A、B、C、D阵；A=[-2-3-4;100;010];B=[1;0;0];C=[153];D=0;[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)程序运行结果与[例1.1]完全相同。五、实验心得本次试验，接触的实验内容比较复杂！涉及一些数学的运算，和一些函数。虽是简单的函数，但
6、是使用MATLAB软件进行运算，所以还是容易出错。程序的执行过程和其他语言的程序执行比较类型，比如c语言的循环和matlab的循环就很相像。可以参照c语言来学习matlab的编程。南昌大学实验报告学生姓名：张政学号：专业班级：自动化103实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验2状态空间控制模型系统仿真及状态方程求解一、实验目的1、熟悉线性定常离散与连续系统的状态空间控制模型的各种表示方法。2、熟悉系统模型之间的转换功能。3、利用MATLAB对线性定常系统进行动态分析二、实验内容1、给定系统，求系统的零
7、极点增益模型和状态空间模型，并求其单位脉冲响应及单位阶跃响应。num=[1213];den=[10.521];sys=tf(num,den);sys1=tf2zp(sys);sys2=tf2ss(sys);impulse(sys2);step(sys2)sys=tf(num,den)Transferfunction:s^3+2s^2+s+3-----------------------s^3+0.5s^2+2s+1sys1=tf2zp(num,den)sys1=-2.17460.0873+1.1713i0.0873-1.
8、1713i[a,b,c,d]=tf2ss(num,den)a=-0.5000-2.0000-1.00001.00000001.00000b=100c=1.5000-1.00002.0000d=1单位脉冲响应： Impulse(num,den) 图1.1系统的单位脉冲响应单位阶跃响应：step(num,den)图1.2
