現(xiàn)代控制理論——實驗指導(dǎo)書

《現(xiàn)代控制理論——實驗指導(dǎo)書》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書2009年目錄實驗一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間表達式的轉(zhuǎn)換1一、實驗?zāi)康?二、實驗要求1三、實驗設(shè)備1四、實驗原理說明1五、實驗步驟1六、實驗要求3實驗二多變量系統(tǒng)的可控性、可觀測性和穩(wěn)定性分析4一、實驗?zāi)康?二、實驗要求4三、實驗設(shè)備4四、實驗原理說明4五、實驗步驟5六、實驗要求7實驗三狀態(tài)反饋的設(shè)計8一、實驗?zāi)康?二、實驗要求8三、實驗設(shè)備8四、實驗原理說明8五、實驗步驟8六、實驗要求9實驗四狀態(tài)觀測器的設(shè)計10一、實驗?zāi)康?0二、實驗要求10三、實驗設(shè)備10四、實驗原理說明10五、實驗步驟10六、實驗要求11《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書實驗一系

2、統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間表達式的轉(zhuǎn)換一、實驗?zāi)康?．學(xué)習多變量系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立方法、了解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法；2．通過編程、上機調(diào)試，掌握多變量系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換方法。二、實驗要求學(xué)習和了解系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法；三、實驗設(shè)備1．計算機1臺2．MATLAB6.X軟件1套。四、實驗原理說明設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式如式(1－1)示。(1－1)其中A為n×n維系數(shù)矩陣、B為n×p維輸入矩陣C為q×n維輸出矩陣，D為傳遞陣，一般情況下為0。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間表達式之間的關(guān)系如式(1－2)示。(1－2)五、實驗步

3、驟1．據(jù)所給系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或（A、B、C陣），依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式之間的關(guān)系如式(1－2)，采用MATLA的file.m編程。注意：ss2tf和tf2ss是互為逆轉(zhuǎn)換的指令；2．在MATLA界面下調(diào)試程序，并檢查是否運行正確。3．[例1.1]已知SISO系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為(1－3)，求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第17頁《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書(1－3)程序:%首先給A、B、C陣賦值；%狀態(tài)空間表達式轉(zhuǎn)換成傳遞函數(shù)陣的格式為[num,den]=ss2tf(a,b,c,d,u)[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)程序運行結(jié)果:num=01.0000

4、5.00003.0000den=1.00002.00003.00004.0000從程序運行結(jié)果得到:系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:(1－4)1．[例1.2]從系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(1.4)式求狀態(tài)空間表達式。程序:num=[0153];%在給num賦值時，在系數(shù)前補0，必須使num和den賦值的個數(shù)相同；den=[1234];[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)程序運行結(jié)果:A=B=-2-3-4110000100C=D=1530由于一個系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式并不唯一,[例1.2]程序運行結(jié)果雖然不等于式(1－3)中的A、B、C陣，但該結(jié)果與式(1－3)是等效的。不妨對上述結(jié)果進行

5、驗證。2．[例1.3]對上述結(jié)果進行驗證編程%將[例1.2]上述結(jié)果賦值給A、B、C、D陣；A=[-2-3-4;100;010];B=[1;0;0];C=[153];D=0；第17頁《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書[num,den]=ss2tf(A，B，C，D,1)程序運行結(jié)果與[例1.1]完全相同。練習：1.已知傳遞函數(shù)為，求系統(tǒng)的狀態(tài)方程。num=[168];>>den=[143];>>[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)A=-4-310B=10C=25D=12.已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為，求系統(tǒng)的狀態(tài)方程。num=5;>>den=conv(conv([11],[11

6、]),[12]);A,B,C,D]=tf2ss(num,den)A=第17頁《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書-4-5-2100010B=100C=005D=03.已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，求系統(tǒng)的狀態(tài)方程。num=conv([06],[11]);>>den=conv(conv([10],[12]),conv([13],[13]));>>[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)A=-8-21-180100001000010B=10第17頁《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書00C=0066D=04.給定下列狀態(tài)空間表達式求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。A=[010;-2-30;-11-3];B=[0;

7、1;2];C=[001];D=0;>>[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)G=tf(num,den)Transferfunction:2s^2+7s+3----------------------s^3+6s^2+11s+65.已知系統(tǒng)的狀態(tài)空間為第17頁《現(xiàn)代控制理論》實驗指導(dǎo)書求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。>>A=[010;001;-6-11-6];>>B=[0;0;1];>>C=[100];>>D=0;>>[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)num=0-0.0000-0.00001.0000den=1