测控现代控制理论实验报告.doc

现代控制理论实验报告 学校： 学院：信息科学与工程学院 班级：测控 姓名： 学号： 指导老师： 时间： 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 根据所给系统的状态方程，依据系统状态方程的解的表达式，采用MATLAB编程。 ④ 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 （1） 将其输入到MATLAB工作空间； num=[1,5,8];den=[1,2,6,3,9];G=tf(num,den); Transfer function: s^2 + 5 s + 8 ----------------------------- s^4 + 2 s^3 + 6 s^2 + 3 s + 9 （2） 获得系统的状态空间模型。 G1=ss(G) a = x1 x2 x3 x4 x1 -2 -1.5 -0.75 -2.25 x2 4 0 0 0 x3 0 1 0 0 x4 0 0 1 0 b = u1 x1 2 x2 0 x3 0 x4 0 c = x1 x2 x3 x4 y1 0 0.125 0.625 1 d = u1 y1 0 题1.2　已知SISO系统的状态空间表达式为 ， （1） 将其输入到MATLAB工作空间； A=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2]; B=[1;3;6]; C=[1,0,0]; D=0; G=ss(A,B,C,D); a = x1 x2 x3 x1 0 1 0 x2 0 0 1 x3 -4 -3 -2 b = u1 x1 1 x2 3 x3 6 c = x1 x2 x3 y1 1 0 0 d = u1 y1 0 Continuous-time model. （2）求系统的传递函数。 G1=tf(G) Transfer function: s^2 + 5 s + 15 --------------------- s^3 + 2 s^2 + 3 s + 4 题1.3 已知SISO系统的状态方程为 （1），，求当t=0.5时系统的矩阵系数及状态响应； A=[0,1;-2,-3]; A=expm(A*0.5) A = 0.8452 0.2387 -0.4773 0.1292 x0=[1;-1]; x=expm(A*0.5)*x0 x = 1.3543 -1.3543 （2），，绘制系统的状态响应及输出响应曲线； A=[0,1;-2,-3];B=[3;0];C=[1,1];D=0; G=ss(A,B,C,D); [y,t,x]=step(G); plot(t,x) plot(t,y) （3），，绘制系统的状态响应及输出响应曲线； A=[0,1;-2,-3];B=[3;0];C=[1,1];D=0; t=[0:.04:4];u=1+exp(-t).*cos(3*t); G=ss(A,B,C,D); [y,t,x]=lsim(G,u,t); plot(