現(xiàn)代控制理論課程設(shè)計(jì)方案書大作業(yè)

/12o2k-1m2krKJlklRJ將表1打印裝置的參數(shù)代入得■0-10.015-_o■20000x+0-60-8-25-100y-[100]r系統(tǒng)分析4.1能控性分析■0-10.015'L0l■0-10.015'L0lA=\20000=0一60-8-25-100根據(jù)能控性的秩判據(jù)經(jīng)計(jì)算可控性判別陣為C=[l00],D二0;-153.7530-1002500-6241-1002500-6241由上可知，rank(Sc)=3=rank(A)，故系統(tǒng)能控。4.2能觀性分析'0-10.015''o:A=\20000,B=0[-60-8-25-100根據(jù)能觀性的秩判據(jù)c=[ioo],d二o；經(jīng)計(jì)算可觀測(cè)性判別陣為L(zhǎng)100Sc=0-10.015-200.9一(M2-0375由上可知，rank(S0)=3=rank(A),故系統(tǒng)能觀。4.3穩(wěn)定性分析由打印機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的狀態(tài)方程，可利用 MATLAB求出其特征值:代碼：A=[0-10.015;20000;-60-8-25];Q=eye(3);p=lyap(A',Q)val=eig(A)結(jié)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解的特征值為0.0090+14.4724i,0.0090-14.4724i,-25.018Q三個(gè)特征值中存在兩個(gè)正實(shí)部根，一個(gè)負(fù)根，這說(shuō)明打印機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，即被控系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。采用MATLAB寸被控對(duì)象進(jìn)行仿真，如下圖所示為打印機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)器沒有添加任何控制器下三個(gè)變量的單位階躍響應(yīng)。 如圖可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定，不能到達(dá)控制目的。

代碼：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')仿真結(jié)果如下：Figure1Figure1AAlieEditViewInsertToolsDesktop\AindowHelp□二A心t ◎?U盡□3匚口總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)以打印機(jī)皮帶和打印頭為研究對(duì)象，討論了將極點(diǎn)配置在期望的區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)反饋控制方法。從仿真的結(jié)果可以看出，該方法可以保證系統(tǒng)具有一定的動(dòng)態(tài)特性要求，夜間鼓勵(lì)抑制外部擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。 由此可知，極點(diǎn)配置控制方法可以實(shí)現(xiàn)打印機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)平衡控制。從實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果還可看出，打印機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是研究各種控制理論的一個(gè)不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)裝置。參考書目：[1:薛定宇，控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社， 2012年。[2:胡壽松，自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)明教程，科學(xué)出版社， 2005年。[3:方水良，現(xiàn)代控制理論及其 MATAB實(shí)踐，2005年。[4:王曉凱，基于簡(jiǎn)化模型的倒立擺控制實(shí)驗(yàn)研究 [J]，計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化，1997年。[5:王海英，袁麗英,吳勃控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與設(shè)計(jì)（第1版）[M]，高等教育出版社.2009年。[6:劉衛(wèi)國(guó)，MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版），2006附錄源代碼：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