现代控制理论MATLAB编程

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1、.现代控制理论实验报告word资料.姓名：班级：学号：目录一．实验设备二．实验目的三．实验步骤word资料.一、实验设备PC计算机1台，MATLAB软件1套。word资料.二、实验目的1.学习系统状态空间表达式的建立方法、了解系统状态空间表达式与传递函数相互转换的方法；2.通过编程、上机调试、掌握系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法；3.学习MATLAB的使用方法。三、实验步骤1、根据所给系统的结构图写出死循环系统的传递函数，若K=10，T=0.1时阶跃输出下的系统输出响应，并采用MATLAB编程。2、

2、在MATLAB接口下调试程序，并检查是否运行正确。3、给出定二阶系统结构图：图为二阶系统结构图（1）求二阶系统的闭环循环传递函数word资料.ɸ（s）==（2）若K=10，T=0.1，仿真给出阶跃下的系统输出响应把K T代入方程得Φ（S）=  =                 1）MATLAB命令得出的系统响应曲线在MATLAB上输入下列指令：>> num=[100];>> den=[1,10,100];>> step(num,den)程序运行后显示的时域动态响应曲线（如图2）             图

3、为时域动态响应曲线      word资料.2）、用进行Simulink进行仿真 启动Simulink并打开一个空白的模块编辑窗口，画出所需模块，并给出正确参数，将画出的所有模块链接起来（如图1），构成一个原系统的框图描述（如图3）。选择仿真控制参数，启动仿真过程。仿真结果示波器显示如图4。         图3二阶系统的Simulink（仿真）           word资料.   图4仿真结果示波器显示（仿真输出）（3）调整比例系数K，使之从零开始增加。同时，观察仿真曲线的变化，并给出过阻尼、临界、欠

4、阻尼的条件。word资料.当K=0时的仿真曲线word资料.当K=1时的仿真曲线当K=2.5时的仿真曲线word资料.当K=3.5时的仿真曲线word资料.当K=4时的仿真曲线根据调整比例系数K，使之从零开始增加，同时观察仿真曲线的变化，得出以下结论；过阻尼的条件：K>2.5时；临界阻尼条件：K=2.5时;欠阻尼的条件：K<2.5时。（4）、列写状态方程，计算状态转移矩阵。word资料.　1)状态方程　　　在MATLAB上输入下列指令：　　　>> num=[100];　　　>> den=[1,10,100]

5、;　　　>> G=tf(num,den);　　　>> sys=ss(G)　　　语句执行结果为： 　　　a = 　　　          x1     x2　　　   x1    -10  -12.5　　　   x2      8      0　　　b = 　　　       u1　　　   x1   4　　　   x2   0　　　c = 　　　          x1     x2　　　   y1      0  3.125　　　  　　　d = 　　　       u1　　　   y1   0（2）状态

6、转移矩阵>>symssx0xtaophiphi0;A=[01;-2-3];I=[10;01];B=[4;0];E=s*I-A;C=det(E);D=collect(inv(E));phi0=ilaplace(D)phi0=word资料.[-exp(-2*t)+2*exp(-t),2*exp(-3/2*t)*sinh(1/2*t)][-4*exp(-3/2*t)*sinh(1/2*t),-exp(-t)+2*exp(-2*t)]>>（5）、判断系统可控性与客观性。在MATLAB上输入下列指令：　　　>>A=[

7、-10-12.5;80];　　　>>B=[4;0];　　　>>C=[03.125];　　　>>Qc=ctrb(A,B)　　　Qc=　　　4-40　　　032　　　>>Qo=obsv(A,C)　　　Qo=　　　03.1250　　　25.00000　　　>>Rc=rank(Qc)　　　Rc=　　　2　　　>>Ro=rank(Qo)　　　　　　Ro=word资料.　　　2　　　从计算结果可以看出，系统能控性矩阵和能观测性矩阵的秩都是2，为满秩，因此该系统是能控的，也是能观测的。（6）、配置希望的死循环主导极点。由

8、(5)可知系统可控，可以应用状态反馈，任意配置极点。使状态反馈系统极点配置为：S1=-0.2,S2=-0.3在MATLAB上输入下列指令：>> A=[-10 -12.5;8 0];>> B=[4;0];>> C=[0 3.125];>> P=[-0.2 -0.3];>> K=place(A,B,P)K =   -2.3750   -3.1231计算结果表明，状态回馈矩阵为K=[-2.3750-3.1231]（7）