現(xiàn)控實驗指導書

1、實驗1用MATLAB分析狀態(tài)空間模型1、實驗設備PC計算機1臺，MATLAB軟件1套。2、實驗目的 學習系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立方法、了解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式為傳遞函數(shù)相互轉 換的方法； 通過編程、上機調試，掌握系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式與傳遞函數(shù)相互轉換方法。3、實驗原理說明參考教材P56? 59 “2用MATLAB分析狀態(tài)空間模型”4、實驗步驟 根據(jù)所給系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或 A、3、C矩陣，依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式之間的關系式，采用MATLAB編程。 在MATLAB界面下調試程序，并檢杏是否運行正確。 題1.1已知SISO系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為M+5$+ 8曲）= + 2$3+6$2+3$ + 9

2、（1）將其輸入到MATLAB工作空間；（2）獲得系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。題1.2已知SISO系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為£010_ 1 '丘2001兀2+3it, y = 1 0 0兀2_A_-4-3-2_心一-6兀3（1）將其輸入到MATLAB工作空間;（2）求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。實驗2利用MATLAB求解系統(tǒng)的狀態(tài)方程1、實驗設備PC計算機1臺，MATLAB軟件1套。2、實驗目的 學習系統(tǒng)齊次、非齊次狀態(tài)方程求解的方法，計算矩陣指數(shù)，求狀態(tài)響應； 通過編程、上機調試，掌握求解系統(tǒng)狀態(tài)方程的方法，學會繪制狀態(tài)響應曲線； 掌握利用MATLAB導出連續(xù)狀態(tài)空間模型的離散化模型的方法。3、實驗

3、原理說明參考教材P99I （）1 “3利用MATLAB求解系統(tǒng)的狀態(tài)方程”4、實驗步驟（1） 根據(jù)所給系統(tǒng)的狀態(tài)方程，依據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程的解的表達式，釆用MATLAB編程（2）在MATLAB界面下調試程序，并檢查是否運行正確。題 2.1已知 SISO 系統(tǒng)的狀態(tài)方程為013x =x+ u-2-30y 二1 lx求當匚0.5時系統(tǒng)的炬陣系數(shù)及狀態(tài)響 M（2） it = I （r） , x （0）=十，繪制系統(tǒng)的狀態(tài)響應及輸出響應曲線;（3）w = 1 + cos3t, x（0）=。，繪制系統(tǒng)的狀態(tài)響應及輸出響應曲線Lo_（5）在余弦輸入信號和初始狀態(tài) x（0）= F的狀態(tài)響應曲線。（4）w = 0

4、, x（0）=；，繪制系統(tǒng)的狀態(tài)響應及輸出響應Illi線;題2.2已知一個連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程是0 1 "0_X =無+-25 -4_1_若取采樣周期T = 0.05秒（1）試求相應的離散化狀態(tài)空間模型；（2）分析不同采樣周期下，離散化狀態(tài)空間模型的結果。實驗3系統(tǒng)的能控性、能觀測性分析1、實驗設備PC計算機1臺，MATLAB軟件1套。2、實驗FI的 學習系統(tǒng)狀態(tài)能控性、能觀測性的定義及判別方法； 通過卅MATLAB編程、上機調試，掌握系統(tǒng)能控性、能觀測性的判別方法，掌握將一般形式的狀態(tài)空間描述變換成能控標準形、能觀標準形。3、實驗原理說明參考教材P117-118 “4.2利用MATL

5、AB判定系統(tǒng)能控性” P124125“ 用 MATLAB判定系統(tǒng)能觀測性”4、實驗步驟 根據(jù)系統(tǒng)的系數(shù)陣A和輸入陣依據(jù)能控性判別式，對所給系統(tǒng)采用MATLAB編程;在MATLAB界面下調試程序，并檢查是否運行正確。 根據(jù)系統(tǒng)的系數(shù)陣A和輸出陣C,依據(jù)能觀性判別式，對所給系統(tǒng)采用MATLAB編程; 在MATLAB界面下調試程序，并檢杳是否運行正確。 構造變換陣，將一般形式的狀態(tài)空間描述變換成能控標準形、能觀標準形。題3.1已知系數(shù)陣A和輸入陣3分別如下，判斷系統(tǒng)的狀態(tài)能控性6.666-10.6667-0.3333-0A =101,B1_ 012 _16.666 -10.6667 -0.3333題

6、3.2已知系數(shù)陣A和輸出陣C分別如下，判斷系統(tǒng)的狀態(tài)能觀性101, C = 1020 1 2題3.3已知系統(tǒng)狀態(tài)空間描述如下0 2 -1MBX =5 1 2U-2 0 0-1y = 11 0x（1）判斷系統(tǒng)的狀態(tài)能控性；（2）判斷系統(tǒng)的狀態(tài)能觀測性；（3）構造變換陣，將具變換成能控標準形；（4）構造變換陣，將其變換成能觀測標準形實驗4系統(tǒng)穩(wěn)定性分析1、實驗設備PC計算機1臺，MATLAB軟件1套。2、實驗目的 學習系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及李雅普諾夫穩(wěn)定性定理； 通過用MATLAB編程、上機調試，掌握系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別方法。3、實驗原理說明參考教材P178? 181 “5.3.利用MATLAB進行穩(wěn)定性

7、分析”4、實驗步驟（1）掌握利用李雅普諾夫第一方法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；（2）掌握利用李雅普諾夫笫二方法判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。題4.1某系統(tǒng)狀態(tài)空間描述如下0 2rr5 I 2X +0-2 0 0-1i 1 ohUx =（1）利用李雅普諾夫第一方法判斷其穩(wěn)定性（2）利用李雅普諾夫第二方法判斷其穩(wěn)定性。實驗5利用MATLAB實現(xiàn)極點配置、設計狀態(tài)觀測器1、實驗設備 PC計算機1臺，MATLAB軟件1套。2、實驗目的 學習閉環(huán)系統(tǒng)極點配迸定理及算法，學習全維狀態(tài)觀測器設計方法； 通過用MATLAB編程、上機調試，掌握極點配置算法，設計全維狀態(tài)觀測器。3、實驗原理說明參考教材P204207 “ 62利用MATL

8、AB實現(xiàn)極點配置”P227? 230 “ 6.4.利用MATLAB設計狀態(tài)觀測器”4、實驗步驟(1) 掌握采用肓？接計算法、 采用Ackermann公式計算法、調用place函數(shù)法分別進 行閉環(huán)系統(tǒng)極點配置；(2) 掌握利用MATLAB設計全維狀態(tài)觀測器。_0101- 1 -X =001X +3-4-3-2-6題5.1某系統(tǒng)狀態(tài)方程如下u理想閉環(huán)系統(tǒng)的極點為-1 -2 -3,試y = 1 0 0x(1) 采用直接計算法進行閉環(huán)系統(tǒng)極點配置；(2) 采用Ackermann公式計算法進行閉環(huán)系統(tǒng)極點配置_010_'1?X =001X +3-4-3-2_-6(3) 采用調用place函數(shù)法進行閉環(huán)系統(tǒng)極點配置。題5.2某系統(tǒng)狀態(tài)空間描述如下u0 0x設計全維狀態(tài)觀測器，耍求狀態(tài)