現(xiàn)代控制理論MATLAB編程

1、 現(xiàn)代控制理論實(shí)驗(yàn)報告 姓名： 班級： 學(xué)號： 目 錄1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)步驟一、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC計(jì)算機(jī)1臺，MATLAB軟件1套。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.學(xué)習(xí)系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法、了解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法； 2.通過編程、上機(jī)調(diào)試、掌握系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換方法； 3.學(xué)習(xí)MATLAB的使用方法。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)所給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖寫出死循環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，若K=10，T=0.1時階躍輸出下的系統(tǒng)輸出響應(yīng)，并采用MATLAB編程。2、在MATLAB接口下調(diào)試程序，并檢查是否運(yùn)行正確。3、給出定二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： 圖為 二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1） 求二

2、階系統(tǒng)的閉環(huán)循環(huán)傳遞函數(shù)（s）=（2）若K=10，T=0.1，仿真給出階躍下的系統(tǒng)輸出響應(yīng)把K T代入方程得（S）=  =                 1）MATLAB命令得出的系統(tǒng)響應(yīng)曲線在MATLAB上輸入下列指令：>> num=100;>> den=1,10,100;>> step(num,den)程序運(yùn)行后顯示的時域動態(tài)

3、響應(yīng)曲線（如圖2）             圖為 時域動態(tài)響應(yīng)曲線      2）、用進(jìn)行Simulink進(jìn)行仿真 啟動Simulink并打開一個空白的模塊編輯窗口，畫出所需模塊，并給出正確參數(shù)，將畫出的所有模塊鏈接起來（如圖1），構(gòu)成一個原系統(tǒng)的框圖描述（如圖3）。選擇仿真控制參數(shù)，啟動仿真過程。仿真結(jié)果示波器顯示如圖4。      &

4、#160;  圖3二階系統(tǒng)的Simulink（仿真）              圖4仿真結(jié)果示波器顯示（仿真輸出）（3） 調(diào)整比例系數(shù)K，使之從零開始增加。同時，觀察仿真曲線的變化，并給出過阻尼、臨界、欠阻尼的條件。 當(dāng)K=0時的仿真曲線 當(dāng)K=1時的仿真曲線 當(dāng)K=2.5時的仿真曲線 當(dāng)K=3.5時的仿真曲線 當(dāng)K=4時的仿真曲線 根據(jù)調(diào)整比例系數(shù)K，使之從零開始增加，同時觀察仿真曲線的變化，得出以下結(jié)論；過阻尼的條件：K>2.

5、5時；臨界阻尼條件：K=2.5時;欠阻尼的條件：K<2.5時。（4）、列寫狀態(tài)方程，計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。1)狀態(tài)方程在MATLAB上輸入下列指令：>> num=100;>> den=1,10,100;>> G=tf(num,den);>> sys=ss(G)語句執(zhí)行結(jié)果為： a =           x1     x2

6、60;  x1     -10   -12.5   x2      8      0b =        u1   x1   4   x2   0c 

7、=           x1     x2   y1      0   3.125   d =        u1   y1   0（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣>&

8、gt; syms s x0 x tao phi phi0;A=0 1;-2 -3;I=1 0;0 1;B=4;0;E=s*I-A;C=det(E);D=collect(inv(E);phi0=ilaplace(D)phi0 = -exp(-2*t)+2*exp(-t), 2*exp(-3/2*t)*sinh(1/2*t) -4*exp(-3/2*t)*sinh(1/2*t), -exp(-t)+2*exp(-2*t)>>（5）、判斷系統(tǒng)可控性與客觀性。在MATLAB上輸入下列指令：>> A=-10 -12.5;8 0;>> B=4;0;>> C=

9、0 3.125;>> Qc=ctrb(A,B)Qc = 4 -40 0 32>> Qo=obsv(A,C)Qo = 0 3.1250 25.0000 0>> Rc=rank(Qc)Rc = 2>> Ro=rank(Qo)Ro = 2從計(jì)算結(jié)果可以看出，系統(tǒng)能控性矩陣和能觀測性矩陣的秩都是2，為滿秩，因此該系統(tǒng)是能控的，也是能觀測的。（6）、配置希望的死循環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)。由(5)可知系統(tǒng)可控，可以應(yīng)用狀態(tài)反饋，任意配置極點(diǎn)。使?fàn)顟B(tài)反饋系統(tǒng)極點(diǎn)配置為：S1=-0.2, S2=-0.3在MATLAB上輸入下列指令：>> A=-10&#

10、160;-12.5;8 0;>> B=4;0;>> C=0 3.125;>> P=-0.2 -0.3;>> K=place(A,B,P)K =   -2.3750   -3.1231計(jì)算結(jié)果表明，狀態(tài)回饋矩陣為K=-2.3750 -3.1231（7）、建立狀態(tài)觀測器，構(gòu)成狀態(tài)回饋。>> A=-10 -12.5;8 0;>> B=4;0;>> C=0 3.125;>> A1=A'C1=C'