状态空间法设计校正

西安石油大学 自动控制理论课程设计

基于状态空间法的课题解法

摘要

本文通过在首先介绍了状态空间法的解题步骤，优点。

并引入了可用于开发和仿真的matlab 7.0，包括编写

matlab语言实现状态空间问题的解决方法以及在

simulink中进行系统的仿真和传递函数的调整，通过虚

拟操作，完成一个系统的调节。

关键词：matlab 仿真 传递函数 系统 调节

摘要........................................................................................1 1.课程任务设计书.................................................................3 原题..................................................................................3 设计要求..........................................................................3 2.设计思想及内容.................................................................4 (1)题目...............................................................................4 (2)设计思想.......................................................................4 3.matlab程序.........................................................................4 4.上机操作.............................................................................5 (1).输入程序，得出全反馈矩阵.......................................5 (2).在simulink进行仿真...................................................5 5.得出结论..............................................................................7 6.设计总结..............................................................................7

《 自动控制理论Ⅰ 》

课程设计任务书

题 目 学生姓名 学号 状态空间法设计 专业班级 包括：原始数据，技术参数，设计要求，说明书、图纸、实物样品的要求等 （1）原题： 含积分环节的伺服系统设计。设对象为G(S)=1, S(S?2)(S?1)设计反馈控制器u=-kx+k1r，使闭环系统的极点为 -2?j23，-10. （2）设计要求： 设 计 内 容 与 要 求 <1>通过编写matlab语言在matlab上求取全反馈k矩阵。 <2>在simulink上实现原系统的仿真，观测输出图像。 <3>给原系统加上全反馈矩阵k，观测输出图像。 <4>整理设计结果，得出结论并提交设计报告。 起止时间 指导教师签名 系（教研室）主任签名 学生签名

年 月 日 至 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 3

2.设计思想及内容：

（1）题目：含积分环节的伺服系统设计。设对象为G(S)=

1,

S(S?2)(S?1)设计反馈控制器u=-kx+k1r，使闭环系统的极点为 -2?j23，-10. （2）设计思想：利用状态反馈任意极点配置闭环极点的充要条件是被控系统可控的，以此为依据判断系统的可控性。在可控的基础上，得出全反馈矩阵k。

3.matlab程序： A=[0 1 0; 0 0 1;0 -3 -2]; B=[0;0;1];

p=[-10 -2+i*2*sqrt(3) -2-i*2*sqrt(3)]; CAM=ctrb(A,B);N=size(A);n=N(1); if det(CAM)~=0 rcam=rank(CAM); if rcam==n

disp('Sys is controlled') elseif rcam

disp('Sys is no controlled') end

elseif det(CAM)==0 disp('Sys is no controlled')

end 4

if rcam==n K=place(A,B,p) end

4.上机操作：

（1）在matlab输入程序，得出结论： Sys is controlled K =

160.0000 53.0000 12.0000 得出全反馈矩阵k=[160 53 12] （2）在simulink中实现仿真： <1>加入k矩阵之前仿真模型

<2>加入K矩阵前的系统输出图形

<3>结论：该系统输出是发散的 <4>加入k矩阵之后仿真模型

6 <5>加入K矩阵后的系统输出图形

<6>结论：加入K矩阵后，系统的稳定性显著提高 5.实验结论：

通过matlab实验编程，得到系统的全响应，将其在simulink中加以实现，使得系统从非稳定达到预期的稳定的效果。 6.设计总结：

Matlab是一款功能强大的软件。该软件大大地减少了手动计算所用的时间，并且程序语言逻辑性强，明了易懂，容易上手。另外，它能实现生活中各种系统的仿真，易于建模，大大减少了生活中由于各种干扰因素而无法实现的实验，减少难度，同时也降低了成本。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fn4g.html