现代控制理论课程设计方案书大作业

/12o2k-1m2krKJlklRJ将表1打印装置的参数代入得■0-10.015-_o■20000x+0-60-8-25-100y-[100]r系统分析4.1能控性分析■0-10.015'L0l■0-10.015'L0lA=\20000=0一60-8-25-100根据能控性的秩判据经计算可控性判别阵为C=[l00],D二0;-153.7530-1002500-6241-1002500-6241由上可知，rank(Sc)=3=rank(A)，故系统能控。4.2能观性分析'0-10.015''o:A=\20000,B=0[-60-8-25-100根据能观性的秩判据c=[ioo],d二o；经计算可观测性判别阵为L100Sc=0-10.015-200.9一(M2-0375由上可知，rank(S0)=3=rank(A),故系统能观。4.3稳定性分析由打印机皮带驱动器系统的状态方程，可利用 MATLAB求出其特征值:代码：A=[0-10.015;20000;-60-8-25];Q=eye(3);p=lyap(A',Q)val=eig(A)结果：p=1.0e+004*6.0523-0.0008-0.00280.0008-0.03030.00010.00280.00010.0000val=0.0009+14.1755i0.0009-14.1755i-25.0018解的特征值为0.0090+14.4724i,0.0090-14.4724i,-25.018Q三个特征值中存在两个正实部根，一个负根，这说明打印机皮带驱动器系统，即被控系统是不稳定的。采用MATLAB寸被控对象进行仿真，如下图所示为打印机皮带驱动器没有添加任何控制器下三个变量的单位阶跃响应。 如图可知，系统不稳定，不能到达控制目的。

代码：A=[0-10.015;20000;-60-8-25];b=[0;0;-100];c=[1,0,0]；d=0;sysO=ss(A,b,c,d);t=0:0.01:5;[y,t,x]=step(sysO,t);subplot(2,2,1);plot(t,x(:,1));gridTOC\o"1-5"\h\zxlabel('t(s)' );ylabel('x(t)' );title( 'z');subplot(2,2,2);plot(t,x(:,2));grid;xlabel('t(s)');ylabel('x(t)' );title('z的微分');subplot(2,2,3);plot(t,x(:,3));gridxlabel('t(s)');ylabel('x(t)' );title('\theta')仿真结果如下：Figure1Figure1AAlieEditViewInsertToolsDesktop\AindowHelp□二A心t ◎⑪U尽□3匚口总结本次实验以打印机皮带和打印头为研究对象，讨论了将极点配置在期望的区域内的状态反馈控制方法。从仿真的结果可以看出，该方法可以保证系统具有一定的动态特性要求，夜间鼓励抑制外部扰动对系统的影响。 由此可知，极点配置控制方法可以实现打印机皮带驱动系统平衡控制。从实验的研究结果还可看出，打印机皮带驱动系统是研究各种控制理论的一个不错的实验装置。参考书目：[1:薛定宇，控制系统计算机辅助设计，清华大学出版社， 2012年。[2:胡寿松，自动控制原理简明教程，科学出版社， 2005年。[3:方水良，现代控制理论及其 MATAB实践，2005年。[4:王晓凯，基于简化模型的倒立摆控制实验研究 [J]，计算机技术与自动化，1997年。[5:王海英，袁丽英,吴勃控制系统的MATLAB仿真与设计（第1版）[M]，高等教育出版社.2009年。[6:刘卫国，MATLAB程序设计与应用（第二版），2006附录源代码：A=[0-10.015;20000;-60-8-25];b=[0;0;-100];c=[1,0,0]；d=0;sys0=ss(A,b,c,d);t=0:0.01:5;[y,t,x]=step(sys0,t);subplot(2,2,1);plot(t,x(:,1));gridxlabel('t(s)' );ylabel( 'x(t)');title( 'z');subplot(2,2,2);plot(t,x(:,2));grid;xlabel('t(s)' );ylabel( 'x(t)');titl