现代控制理论结课报告

用模糊控制实现恒压供水

参考文献：

文献一：基于模糊控制的恒压供水研究

中图分类号: TU991 文献标识码: A 文章编号: 1672- 9900(2007)04- 0028- 03 总结：

由于供水系统的管网和水泵存在着非线性、多变量等特性, 而且相间有交叉耦合, 很难建立精确的数学模型。如果采用常规的 PID 算控制,往往难以得到较理想的静动态特性。采用模糊逻辑控制的方法对水压进行控制, 可以达到良好的控制性能。模糊控制器结构如图 1示。采用双输入单输出的形式, 以水压给定值 SP 和实际水压测量值 PV 的误差 e( e=SP- PV) 及误差变化率 ec( ec=de/dt) 作为糊控制器的输入量, 经模糊化后分别得到模糊量 E 和 EC, 并分别用模糊语言加以描述, 建立输入和输出之间的模糊控制规则。如果用 PLC 进行在线模糊推理,将花费大量运算时间,从而影响系统工作。根据控制规则采用离线方式计算出模糊控制表, 存于可编程控制器 PLC 内存中, 在实时控制时将复杂的推理运算过程简化为查表运算, 极大地提高了恒压供水系统的响应速度。

系统将自调整模糊控制技术应用到基于PLC 控制的变频调速恒压供水系统中,能够很好

第一章 状态空间表达式

1. 考虑由下式确定的系统

试求其状态空间实现的能控标准型、能观标准型和对角线标准型。

解：

2 （课后习题1-5）系统的动态特性由下列微分方程描述

????5???7y??3y?u??2u yy列写相应的状态空间表达式，并画出相应的模拟结构图。

解：

G(s)?Y(s)s?2?3 U(s)s?5s2?7s?3?0??C??210? B??0????1??10??0?A??001?????3?7?5??

第二章 控制系统状态空间表达式的解 (1)求解状态转移矩阵的方法

(2)输出求解公式

x(t)?ex(0)??eA(t??)bu(?)d?

At0t

1 某系统的状态方程和输出方程为

?1?x2?u(t),?x??2??6x1?5x2, ?x?y?x?x2.1?(a) 求它的状态转移矩阵Φ(t)．

(b) 若u(t) = 1(t)，x1(0?)?1, x2(0?)?0求x1(t),x2(t)和y(t)．

解：

1??0(a) 求矩阵指数：A???, ?6?5??s?5??(s?2)(s?3)?1 (sI?A)???6???(s?2)(s?3)1?(s?2)(s?3)?? s?(s?

现代控制理论

第一章 状态空间表达式

1. 考虑由下式确定的系统

试求其状态空间实现的能控标准型、能观标准型和对角线标准型。

解：

2 （课后习题1-5）系统的动态特性由下列微分方程描述

5 7y 3y u 2u yy

列写相应的状态空间表达式，并画出相应的模拟结构图。

解：

G(s)

Y(s)s 2

3 U(s)s 5s2 7s 3

0

C 210 B 0

1

10 0

A 001

3 7 5

现代控制理论

第二章 控制系统状态空间表达式的解 (1)求解状态转移矩阵的方法

(2)输出求解公式

x(t) ex(0) eA(t )bu( )d

At

t

1 某系统的状态方程和输出方程为

1 x2 u(t), x

2 6x1 5x2, x

y x x2.1

(a) 求它的状态转移矩阵Φ(t)．

(b) 若u(t) = 1(t)，x1(0 ) 1, x2(0 ) 0求x1(t),x2(t)和y(t)．

解：

1 0

(a) 求矩阵指数：A , 6 5

s 5

(s 2)(s 3) 1

(sI A)

6 (s 2)(s 3)

1

(s 2)(s 3)

s

(s 2)(s 3)

e 3t e 2t

智能控制理论概论

结课作业

题 目：基于MATLAB的倒立摆模糊控制 学生姓名：蒙龙华 学 号：1067112303 专 业：测控技术与仪器 班 级：测控3班

2013年 12月30日

智能控制理论概论结课作业

摘要

倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。本文主要针对较为简单的单级倒立摆控制系统而进行的设计分析。通过建立微分方程模型，求出相关参数，设计出对应的模糊控制器，并运用MATLAB软件进行系统模型的软件仿真，从而达到预定控制效果。目前，一级倒立摆的研究成果应用于火箭发射推进器和控制卫星的飞行状态等航空航天领域。

关键词：单级倒立摆；微分方程；模糊控制；MATLAB仿真

2

智能控制理论概论结课

鲁棒控制的发展与理论

摘要：首先介绍了鲁棒控制的发展过程，之后主要介绍了H?控制理论、?理论的发展、研究内容和实际应用，和鲁棒控制尚待解决的问题及研究热点。

关键词：鲁棒控制理论、H?控制理论、?理论、分析、综合 1 概述

传统控制器都是基于系统的数学模型建立的，因此，控制系统的性能好坏很大程度上取决于模型的精确性，这正是传统控制的本质。现代控制理论可以解决多输入、多输出( MIMO )控制系统地分析和控制设计问题，但其分析与综合方法也都是在取得控制对象数学模型基础上进行的，而数学模型的精确程度对控制系统性能的影响很大，往往由于某种原因，对象参数发生变化使数学模型不能准确地反映对象特性，从而无法达到期望的控制指标，为解决这个问题，控制系统的鲁棒性研究成为现代控制理论研究中一个非常活跃的领域。简单地说，鲁棒控制( Robust Control )就是对于给定的存在不确定性的系统，分析和设计能保持系统正常工作的控制器。鲁棒振定是保证不确定性系统的稳定性，而鲁棒性能设计是进一步确定保有某种指标下的一定的性能。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。鲁棒控制自其产生便得到了

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

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

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

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。

③

现代控制理论读书报告（方）

在控制理论课程中，大多数学校采用现代控制和经典控制分别设课的方式进行教学。现代控制论是用状态空间方法表示,概念抽象,不易掌握。我们这学期学习的内容主要有： 1.绪论；2.控制系统的状态空间表达式；3.控制系统状态表达式的解；4.线性控制系统的能控性和能观性；5.稳定性与李雅普诺夫方法6..线性定常系统的综合；7.最优控制。通过这些内容介绍了现代控制系统的基本理论和控制系统分析与设计的主要方法，包括线性控制系统、最优控制。状态空间方法不仅是控制理论的基础，而且也是现代网络分析和线性系统理论的基础。李雅普诺夫稳定性理论无论对线性还是非线性系统的分析和综合都有用处，这是控制理论中若干再生的古老理论之一，对系统的综合，具体讨论了状态反馈和输出反馈控制问题，对于观测器问题也作了简述，还介绍了最优控制的三种基本方法，即变分法、极大值原理和动态规划。学习这门课程能打下扎实的理论基础，又掌握控制系统分析与设计的技能。

现代控制理论它不仅描述了系统的外部特性，而且描述和揭示了系统的内部状态和性能。它分析和综合的目标是在揭示系统内在规律的基础上，实现系统在一定意义下的最优化。它的构成带有更高的仿生特点，即不现代控制理论以线性代数和微分