现代控制理论实验报告1

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现代控制理论实验报告

标签:文库时间:2024-10-06
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实验一 线性定常系统模型

一 实验目的

1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB中建立状态空间模型的方法。 2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB实现不同模型之间的相互转换。

3. 熟悉系统的连接。学会用MATLAB确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。

4. 掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB进行线性变换。

二 实验原理

1. 线性定常系统的数学模型

在MATLAB中,线性定常(linear time invariant, 简称为 LTI)系统可以用4种数学模型描述,即传递函数(TF)模型、零极点增益(ZPK)模型和状态空间(SS)模型以及SIMULINK结构图。前三种数学模型是用数学表达式表示的,且均有连续和离散两种类型,通常把它们统称为LTI模型。

1) 传递函数模型(TF 模型)

令单输入单输出线性定常连续和离散系统的传递函数分别为

Y(s)bmsm?bm?sm????b1s?b0 (1-1) G(s)??nU(s)s?an?1sn?1???a1s

现代控制理论实验报告

标签:文库时间:2024-10-06
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现代控制理论实验报告

二〇一六年五月

实验一 线性定常系统模型

一 实验目的

1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB中建立状态空间模型的方法。

2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB实现不同模型之间的相互转换。

3. 熟悉系统的连接。学会用MATLAB确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。

4. 掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB进行线性变换。

二 实验内容

1. 已知系统的传递函数

G(s)?4 2s(s?1)(s?3)(1)建立系统的TF或ZPK模型。

(2)将给定传递函数用函数ss( )转换为状态空间表达式。再将得到的状态空间表达式用函数tf( )转换为传递函数,并与原传递函数进行比较。

(3)将给定传递函数用函数jordants( )转换为对角标准型或约当标准型。再将得到的对角标准型或约当标准型用函数tf( )转换为传递函数,并与原传递函数进行比较。

(4)将给定传递函数用函数ctrlts( )转换为能控标准型和能观测标准型。再将得到的能控标准型和能观测标准型用函数tf( )转换为传递

现代控制理论实验报告(2)

标签:文库时间:2024-10-06
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现代控制理论实验报告

学院:信息科学与工程学院 专业:电气工程及其自动化 班级:0802 学号:0909081024 姓名:曾高峰 指导教师:袁艳 2010-12-31

实验1 用MATLAB分析状态空间模型

1、实验设备

PC计算机1台,MATLAB软件1套。 2、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、实验原理说明

参考教材P56~59“2.7 用MATLAB分析状态空间模型” 4、实验步骤

① 根据所给系统的传递函数或A、B、C矩阵,依据系统的传递函数阵和状态空间表达

式之间的关系式,采用MATLAB编程。

② 在MATLAB界面下调试程序,并检查是否运行正确。 题1.1 已知SISO系统的传递函数为

s2?5s?8g(s)?4

s?2s3?6s2?3s?9(1)将其输入到MATLAB工作空间; (2)获得系统的状态空间模型。 1.

num=[1,5,8];den=[1,2,6,3,9];G=tf(num

测控现代控制理论实验报告

标签:文库时间:2024-10-06
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中南大学 现代控制理论实验报告

学校:中南大学 学院:信息科学与工程学院 班级:测控 姓名: 学号:

指导老师:郭宇骞 时间:2015年

实验1 用MATLAB分析状态空间模型

1、实验设备

PC计算机1台,MATLAB软件1套。 2、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学习系统齐次、非齐次状态方程求解的方法,计算矩阵指数,求状态响应;

③ 通过编程、上机调试,掌握求解系统状态方程的方法,学会绘制状态响应曲线;

④ 掌握利用MATLAB导出连续状态空间模型的离散化模型的方法。

3、实验原理说明

参考教材P56~59“2.7 用MATLAB分析状态空间模型” 参考教材P99~101“3.8 利用MATLAB求解系统的状态方程”

4、实验步骤

① 根据所给系统的传递函数或A、B、C矩阵,依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系式,采用MATLAB编程。 ② 在MATLAB界面下调试程序,并检查是否运行正确。

南昌大学现代控制理论实验报告

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现代控制理论 实验报告

课程名称: 姓名: 学号: 专业班级:

2016年6月

目录

实验一系统能控性与能观性分析…………………….1 实验二典型非线性环节……………………………….3 实验三二阶非线性控制系统的相平面分析法………10 实验四线性系统的状态反馈及极点配置……………20 实验五控制系统极点的任意配置……………………24 实验六具有内部模型的状态反馈控制系统…………31 实验七状态观测器的设计及应用……………………35

实验一系统的能控性与能观性分析

一、实验设备

计算机,MATLAB软件。

二、实验目的

①学习系统状态能控性、能观测性的定义及判别方法;

②通过用MATLAB编程、上机调试,掌握系统能控性、能观测性的判别方法,掌握将一般形式的状态空间描述变换成能控标准形、能观标准形。

三、实验原理说明

参考教材利用MATLAB判定系统能控性,利用MATLAB判定系统能观测性。

四、实验步骤

① 根据系统的系数阵A和输入阵B,依据能控性判别式,对所给系统采用MATLAB编程;在MATLAB

界面下调试程序,并检查是否运行正确。

② 根据系统的系数阵A和输出阵C,依据能观性判别式,对所给系统采用MATLAB编程;在MATLAB

界面下调试程

现代控制理论实验报告河南工业大学

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河南工业大学

现代控制理论实验报告

姓 名: 朱建勇

班 级: 自动1306

学 号: 201323020601

现代控制理论 实验报告

学号: 201323020601 成绩评定:

专业: 自动化 班级: 自动1306 姓名: 朱建勇

一、实验题目:

线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换

二、实验目的

1. 掌握线性定常系统的状态空间表达式。学会在MATLAB中建立状态空间模型的方法。 2. 掌握传递函数与状态空间表达式之间相互转换的方法。学会用MATLAB实现不同模型之间的相互转换。

3. 熟悉系统的连接。学会用MATLAB确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。

4. 掌握状态空间表达式的相似变换。掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。学会用MATLAB进行线性变换。

自动控制理论实验报告

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实验五 线性系统的时域分析

一、实验目的

1、学会使用MATLAB绘制控制系统的单位阶跃响应曲线; 2、研究二阶控制系统中 、 对系统阶跃响应的影响

3、掌握系统动态性能指标的获得方法及参数对系统动态性能的影响。

二、 实验设备

Pc机一台,MATLAB软件。

三、实验举例

已知二阶控制系统:C(s)/R(s)=10/[s2+2s+10]

求:系统的特征根? 、wn 系统的单位阶跃响应曲线

解:1、求该系统的特征根

若已知系统的特征多项式D(),利用roots()函数可以求其特征根。若已知系统的传递函数,可以利用eig()函数直接求出系统的特征根。

在MATLAB命令窗口提示符下键入: (符号 表示回车) num=[10] 分子多项式系数 den=[1 2 10] 分母多项式系数 sys=tf(num,den); 建立控制系统的传递函数模型 eig(sys) 求出系统的特征根

屏幕显示得到系统的特征根为:

ans = -1.0000 + 3.000

南昌大学现代控制实验报告

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现 代 控 制 理 论

实 验 报 告

实验课程: 现代控制理论 学生姓名: 熊林林 学 号: 6100312235 专业班级: 自动化121班

学生姓名: 熊林林 学 号: 6100312235 专业班级: 自动化121 班 实验类型:■ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期: 实验成绩: 实验一 典型非线性环节

一.实验要求

1. 了解和掌握典型非线性环节的原理。

2. 用相平面法观察和分析典型非线性环节的输出特性。

二.实验原理及说明

实验以运算放大器为基本元件,在输入端和反馈网络中设置相应元件(稳压管、二极管、电阻和电容)组成各种典型非线性的模拟电路,模拟电路见图3-4-5 ~ 图3-4-8所示。 1.继电特性

理想继电特性的特点是:当输入信号大于0时,输出U0=+M,输入信号小于0,输出U0=-M。 理想继电特性如图3-4-1所示,模拟电路见图3-4-5,图3-4-1中M值等于双向稳压管的稳压值。

图3-4-1 理想

现代控制理论基础实验2报告

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现代控制理论基础 上机实验报告之二

基于降维观测器的超精密车床振动控制

院系英才学院 专业自动化 姓名 班号 指导教师强盛

哈尔滨工业大学 2015年6月1日

一、 系统的工程背景及物理描述

在实验一中针对亚微米超精密车床的振动控制系统,我们采用全状态反馈法设计了控制规律。但是在工程实践中,传感器一般只能测量基座和床身的位移信号,不能测量它们的速度及加速度信号,所以后两个状态变量不能获得,换句话说全状态反馈很难真正实现。

为了解决这个问题,本实验设计一个降维(2维)状态观测器,用来解决状态变量x2,x3的估计问题,从而真正实现全状态反馈控制。

二、 实验目的

通过上机实验,使同学们熟练掌握: 1. 降维状态观测器的概念及设计原理 2. 线形系统分离原理的内涵

3. 进一步熟悉极点配置及状态反馈控制律的设计过程 4. MATLAB语言的应用

三、 性能指标

? 闭环系统渐进稳定 ? 降维观测器渐进稳定

四、 实际给定参数

? k0=1200N/m ? ke=980N/A ? R=300Ω= ? m=120kg ? c=0.2 ? L=0.95H

五、 控制系统的开环状态空间模型

开环系统的状态空间表达式为:

??1??0?x?????x2???

现代控制理论实验2

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河南工业大学《现代控制理论》实验报告

一、实验题目:

线性系统可控、可观测性判断

二、实验目的

1. 掌握能控性和能观测性的概念。学会用MATLAB判断能控性和能观测性。 2. 掌握系统的结构分解。学会用MATLAB进行结构分解。 3. 掌握最小实现的概念。学会用MATLAB求最小实现。

三、实验过程及结果

1. 已知系统

3 4 4 x x u 10 1

y 1 1 x

(1)判断系统状态的能控性和能观测性,以及系统输出的能控性。说明状态能 控性和输出能控性之间有无联系。 能控性判断:

A=[-3 -4;-1 0];B=[4;1];C=[-1 -1];Uc=ctrb(A,B)

求秩rank(Uc)

不满秩,可知系统是状态不可控的

能观性判断: Vo=obsv(A,C)

求秩rank(Vo)

不满秩,可知系统不可观 输出能控性判断: Uy=[C*Uc D]

求秩rank(Uy)

系统是输出可观的

可以知道,系统的状态能控性和输出能控性之间无联系。

(2) 令系统的初始状态为零,系统的输入分别为单位阶跃函数和单位脉冲函数。用MATLAB函数计算系统的状态响应和