河南工业大学现代控制理论实验报告

注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。现代控制理论实验报告实验一线性系统状态空间表达式的建立以及线性变换实验目的MATLAB型的方法。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（TimesNewRoman）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MATLAB性变换。二实验内容1、已知系统的传递函数TFZPK将给定传递函数用函数ss(tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。tf()转换为传递函数，并与原传递函数进行比较。ctrlts(tf(已知系统的状态空间表达式 0 1 0x5 6x1u (a)

y11x4 1 2 3 11 0 2x2 7u (c)

1 1 3

5 3 y1 0 x建立给定系统的状态空间模型。用函数eig()求出系统特征值。用tf(zpk(函数和它的零极点。比较系统的特征值和极点是否一致，为什么?用函数canon()将给定状态空间表达式转换为对角标准型。用函数eig(tf(zpk(传递函数和（1）中的传递函数是否一致，为什么?用函数ctrlss()将给定的状态空间表达式转换为能控标准型和能观eig(（1）是否一致，为什么?再用函数tf()将它们转换为传递函数。比较这些传递函数和（1）中的传递函数是否一致，为什么?三实验结果与分析第一题实验结果（1）（2）结论（2）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。（3）结论（3）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。（4）结论（4）：实验结果所得传递函数与原传递函数相同，因为线性变换不改变系统的传递函数。2(a)题（1：结论：系统的特征值和极点一致，因为线性变换不改变系统的特征值和极点。（2：结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不改变系统的特征值。这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。（3：结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不改变系统的特征值。这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。（c）题（1：结论：系统的特征值和极点一致，因为线性变换不改变系统的特征值和极点。(2)：＞） 勺cfillOn, ITLO如')。a=。。xi x2 x3。xl 3 2.012x2x2x3 b=ul u2l -4.3J3 O,083332 1.863 -Q了45x3 2.121 -2.828c

xl x2 x3yi -2.667 -0.29Bi -1.4。d。ul u2ylContuous-tlmeITLOdel,>)CY＝吐g（句）GY=3.0000J.00001.0000>〉Gtf8=tf(Gj)Ir包lsferfunctionfroniMutltoout,put:8矿2-36s+16s'3-7s2+l5s-9Immsferf叩ction仓onut.toutpm:-s2-20s+32s飞－is2+5s-!l结论：这些特征值和（1）中的特征值，因为线性变换不改变系统的特征值。结论：这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统的传递函数。(3)：能控标准型能观标准型求出系统特征值结论：这些特征值和（1）中的特征值一致，因为线性变换不改变系统的特征值。转换为传递函数结论：这些传递函数和（1）中的传递函数一致，因为线性变换不改变系统现代控制理论实验报告实验二 线性系统可控、可观测性判断专业班级：自动化1505 姓名：施明梁 学号：201523020525—实验目的MATLABMATLAB二实验内容已知系统3 4 41 0 x x1 0 y1 态能控性和输出能控性之间有无联系。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MATLAB观测性，与（1）的结果是否一致？为何？令（3）中系统的初始状态为零，输入分别为单位阶跃函数和单位脉MATLAB据这些曲线判断系统以及各状态变量的能控性？不能控和能控状态变量的响应曲线有何不同？根据（2）和（4）测性？已知系统1 0 0 0

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0 1xu0 0 2 0 00 0 0 4 0 y0 1 MATLAB按能控性分解给定的状态空间模型并记录所得的结果，然后再将其转换为传递函数模型。它与（1）中所得的传递函数模型是否一致？为何？令初始MATLAB这一曲线与（1）中的输出曲线是否一致？为何？按能观测性分解给定的状态空间模型并记录分解所得的结果，然后再将其转换为传递函数模型。它与（1）中的传递函数模型是否一致？为何？令初MATLAB这一曲线与（1）中的输出曲线是否一致？按能控性能观测性分解给定的状态空间模型并记录分解所得的结果，MATLAB的曲线。这一曲线与（1）中的输出曲线是否一致？为何？题一实验结果（1：能控性判断不满秩，可知系统是状态不可控的。能观性判断：不满秩，可知系统不可观。输出能控性判断:系统是输出可观的。结论：系统的状态能控性和输出能控性之间无联系。(2)结论：当输入改变时,每个状态变量的响应曲线随着改变。能根据这些曲线判断系统状态的能控性。(3)A，B，C(1)为状态空间表达式化成能控标准型或者能观标准型的理论依据是状态的非奇异变换不改变其能控性或者能观性。(4)00（5）结论：能判断系统状态以及状态变量的能观测性。2(1)(2)能控性分解：转化为传递函数：与（1）传递函数模型相同，因为状态空间表达式按能控性分解的理论依据是状态的非奇异变换不改变其能控性或者能观性。结论：能控性分解后的单位阶跃响应曲线与单位阶跃输出响应曲线是一致的，因为系统按能控性分解后其传递函数不变，故单位阶跃响应不变。(3)能观测性分解：转化为传递函数：与（1）传递模型相同结论：传递函数与（1）中完全相同，由于线性变换不改变系统的传递函数，而且系统的不能观性不会体现在系统的传递函数上。这一曲线与（1）中的输出曲线一致。(4)转化为传递函数模型：结论：传递函数与（1）中完全相同，由于线性变换不改变系统的传递函数，而且系统的不能控和不能观性不会体现在系统的传递函数上。应曲线一致，是由于线性变换后系统的传递函数不变，故阶跃曲线也不变。现代控制理论实验报告实验三 状态反馈控制器设计专业班级：自动化1505 姓名：施明梁 学号：201523020525—实验目的掌握状态反馈和输出反馈的概念及性质。MATLAB阵。MATLAB二实验内容已知系统3 0 0 x0 2 0x 0 0 y0.2667 0.3333（1）求解系统的零点、极点和传递函数，并判断系统的能控性和能观测性。（2）分别选取K=[030]，K=[132]，K=[016/3–1/3]为状态反馈矩它们是否发生改变?为什么？（3）任选三个输出反馈矩阵，求解闭环系统的零点、极点和传递函数，并判断系统的能控性和能观测性。它们是否发生改变?为什么？已知系统0 1 0 0x0 0 1x0u 0 2 1y0 3量和上升时间。31求解状态反馈矩阵K，使闭环系统的极点为3和2

2。求解状调量和上升时间。与原系统比较,性能是否改善？设计一个全维观测器，使观测器的极点为-5，-5，-5器观测到的状态。1（1：满秩，可知系统可控可观。(2)K=[030]