现代控制理论上机实验

现代控制理论上机实验1第1页，共14页，2023年，2月20日，星期日1、状态空间模型的建立考虑系统运动方程为：建模过程如下：（打开matlab的命令窗口，键入）生成状态空间模型注：当D=0时，要在相应位置补上足够个数的02第2页，共14页，2023年，2月20日，星期日2、求控制系统的特征方程、特征值、特征向量求特征方程和特征值：提示：det(s)——求矩阵s的行列式factor(det(s))——求矩阵s的行列式,并分解因式还可以用roots(p)函数求多项式p的根。需先键入A和单位阵I，再计算sI-A的行列式。求特征向量和特征值：提示：[v,d]=eig(a)——a的特征向量赋给v,特征值赋给d其中v,d都以矩阵形式给出。实验1：已知系统矩阵为：求其特征方程、特征值、特征向量。3第3页，共14页，2023年，2月20日，星期日3、可控可观测性判断可控性矩阵的生成：求秩：可观性矩阵的生成：求秩：实验2：判断如下系统的可控性4第4页，共14页，2023年，2月20日，星期日4、将模型转换为可控标准型方法一：用教材上的方法

s=ctrb(a,b)——生成可控性判别矩阵，并赋给ss1=inv(s)——求矩阵s的逆阵,并赋给s1s1(3,2)——矩阵s1的第3行第2个元素s1(3,:)——矩阵s1的第3行实验3已知状态空间模型为是判断其可控性，如果可控，化为可控标准型。5第5页，共14页，2023年，2月20日，星期日方法二：

（打开matlab的命令窗口，键入）说明：*式中iu为输入代号，对于SISO系统，iu=1对于MIMO系统，要说明是第几个。**ss2tf的功能是把状态空间模型转为传函模型；tf2ss的功能是把传函模型转为状态空间模型(可控标准型)。但此可控标准型与教材有别，是另一种形式。方法三：

（打开matlab的命令窗口，键入）——要求原系统不能有零极对消。6第6页，共14页，2023年，2月20日，星期日实验4已知原系统的状态描述：5Simulink综合应用举例(1)观察原系统的状态响应及输出响应；(2)做状态反馈，使闭环极点为，观察状态反馈系统的响应，分析状态反馈的作用；(3)做全维状态观测器，使观测器极点位于观察系统响应，分析观测器的作用；(4)改变观测器极点，看响应的变化。7第7页，共14页，2023年，2月20日，星期日8第8页，共14页，2023年，2月20日，星期日（1）观察原系统的状态响应及输出响应9第9页，共14页，2023年，2月20日，星期日做状态反馈，使闭环极点为:观察状态反馈系统的响应，分析状态反馈的作用.a=[010;001;0-2-3];b=[0;0;1];p=[-2;-1+j;-1-j]k=place(a,b,p)SISO系统极点配置K=acker(A,B,P)P为系统指定的闭环极点K=place(A,B,P)P为系统指定的闭环极点k=44110第10页，共14页，2023年，2月20日，星期日11第11页，共14页，2023年，2月20日，星期日（3）做全维状态观测器，使观测器极点位于，观察系统响应，分析观测器的作用；a=[010;001;0-2-3];b=[0;0;1];c=[100];d=[0];p=[-5-5-5]h=acker(a',c',p)h=1237-10状态观测器HT=acker(AT,CT,P)，H为状态观测器增益矩阵。12第12页，共14页，2023年，2月20日，星期日13第13页，共14页，2023年，2月20日，星期日实验5：已知原系统状态空间描述：（1）观察原系统的状态响应及输出响应；（2）做状态反馈，使闭环极点为，观察状态反馈系统的响应，分析状态反馈的作用；（3）做全维