現(xiàn)代控制理論上機(jī)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)代控制理論上機(jī)實(shí)驗(yàn)1第1頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、狀態(tài)空間模型的建立考慮系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程為：建模過(guò)程如下：（打開(kāi)matlab的命令窗口，鍵入）生成狀態(tài)空間模型注：當(dāng)D=0時(shí)，要在相應(yīng)位置補(bǔ)上足夠個(gè)數(shù)的02第2頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、求控制系統(tǒng)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)——求矩陣s的行列式factor(det(s))——求矩陣s的行列式,并分解因式還可以用roots(p)函數(shù)求多項(xiàng)式p的根。需先鍵入A和單位陣I，再計(jì)算sI-A的行列式。求特征向量和特征值：提示：[v,d]=eig(a)——a的特征向量賦給v,特征值賦給d其中v,d都以矩陣形式給出。實(shí)驗(yàn)1：已知系統(tǒng)矩陣為：求其特征方程、特征值、特征向量。3第3頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、可控可觀測(cè)性判斷可控性矩陣的生成：求秩：可觀性矩陣的生成：求秩：實(shí)驗(yàn)2：判斷如下系統(tǒng)的可控性4第4頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、將模型轉(zhuǎn)換為可控標(biāo)準(zhǔn)型方法一：用教材上的方法

s=ctrb(a,b)——生成可控性判別矩陣，并賦給ss1=inv(s)——求矩陣s的逆陣,并賦給s1s1(3,2)——矩陣s1的第3行第2個(gè)元素s1(3,:)——矩陣s1的第3行實(shí)驗(yàn)3已知狀態(tài)空間模型為是判斷其可控性，如果可控，化為可控標(biāo)準(zhǔn)型。5第5頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方法二：

（打開(kāi)matlab的命令窗口，鍵入）說(shuō)明：*式中iu為輸入代號(hào)，對(duì)于SISO系統(tǒng)，iu=1對(duì)于MIMO系統(tǒng)，要說(shuō)明是第幾個(gè)。**ss2tf的功能是把狀態(tài)空間模型轉(zhuǎn)為傳函模型；tf2ss的功能是把傳函模型轉(zhuǎn)為狀態(tài)空間模型(可控標(biāo)準(zhǔn)型)。但此可控標(biāo)準(zhǔn)型與教材有別，是另一種形式。方法三：

（打開(kāi)matlab的命令窗口，鍵入）——要求原系統(tǒng)不能有零極對(duì)消。6第6頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)4已知原系統(tǒng)的狀態(tài)描述：5Simulink綜合應(yīng)用舉例(1)觀察原系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)及輸出響應(yīng)；(2)做狀態(tài)反饋，使閉環(huán)極點(diǎn)為，觀察狀態(tài)反饋系統(tǒng)的響應(yīng)，分析狀態(tài)反饋的作用；(3)做全維狀態(tài)觀測(cè)器，使觀測(cè)器極點(diǎn)位于觀察系統(tǒng)響應(yīng)，分析觀測(cè)器的作用；(4)改變觀測(cè)器極點(diǎn)，看響應(yīng)的變化。7第7頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8第8頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）觀察原系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)及輸出響應(yīng)9第9頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月做狀態(tài)反饋，使閉環(huán)極點(diǎn)為:觀察狀態(tài)反饋系統(tǒng)的響應(yīng)，分析狀態(tài)反饋的作用.a=[010;001;0-2-3];b=[0;0;1];p=[-2;-1+j;-1-j]k=place(a,b,p)SISO系統(tǒng)極點(diǎn)配置K=acker(A,B,P)P為系統(tǒng)指定的閉環(huán)極點(diǎn)K=place(A,B,P)P為系統(tǒng)指定的閉環(huán)極點(diǎn)k=44110第10頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11第11頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）做全維狀態(tài)觀測(cè)器，使觀測(cè)器極點(diǎn)位于，觀察系統(tǒng)響應(yīng)，分析觀測(cè)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狀態(tài)觀測(cè)器HT=acker(AT,CT,P)，H為狀態(tài)觀測(cè)器增益矩陣。12第12頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13第13頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)5：已知原系統(tǒng)狀態(tài)空間描述：（1）觀察原系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)及輸出響應(yīng)；（2）做狀態(tài)反饋，使閉環(huán)極點(diǎn)為，觀察狀態(tài)反饋系統(tǒng)的響應(yīng)，分析狀態(tài)反饋的作用；（3）做全