南昌大学现代控制理论实验.doc

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南昌大学现代控制理论实验

NANCHANG UNIVERSITY 现代控制理论 实验报告 学 院: 信息工程学院 系 自动化 专业班级: 自动化103 学生姓名: 学号: 指导教师: 武和雷 日 期: 2013-06-14 ----------南昌大学信息工程学院---------                      时间: 2013年 06月14号    南昌大学实验报告 学生姓名: 张政 学 号: 6100310197 专业班级: 自动化103 实验类型:□ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期: 实验成绩: 实验1 系统的传递函数阵和状态空间表达式的转换 一、实验目的   1 学习多变量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,掌握多变量系统状态空间表达式与传递函数相互转换方法。 二、实验内容 1 设系统的模型如式(1.1)示。 (1.1) 其中A为n×n维系数矩阵、B为n×m维输入矩阵 C为p×n维输出矩阵,D为传递阵,一般情况下为0,只有n和m维数相同时,D=1。系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系如式(1.2)示。 (1.2) 式(1.2)中,表示传递函数阵的分子阵,其维数是p×m;表示传递函数阵的按s降幂排列的分母。 三、实验步骤 ① 根据所给系统的传递函数或(A、B、C阵),依据系统的传递函数阵和状态空间表达式之间的关系如式(1.2),采用MATLA的file.m编程。注意:ss2tf和tf2ss是互为逆转换的指令; ② 在MATLAB界面下调试程序,并检查是否运行正确。 ③ [例1.1] 已知SISO系统的状态空间表达式为(1.3),求系统的传递函数。 (1.3) 四、实验结果  程序: %首先给A、B、C阵赋值; A=[0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2]; B=[1;3;-6]; C=[1 0 0]; D=0; %状态空间表达式转换成传递函数阵的格式为[num,den]=ss2tf(a,b,c,d,u) [num,den]=ss2tf(A,B,C,D,1)   程序运行结果: num = 0 1.0000 5.0000 3.0000 den = 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 从程序运行结果得到:系统的传递函数为: ........................ .. (1.4) ④ [例1.2] 从系统的传递函数(1.4)式求状态空间表达式。   程序: num =[0 1 5 3]; %在给num赋值时,在系数前补0,使num和den赋值的个数相同; den =[1 2 3 4]; [A,B,C,D]=tf2ss(num,den)    程序运行结果: A = -2 -3 -4 1 0 0 0 1 0 B = 1 0 0 C = 1 5 3 D = 0 由于一个系统的状态空间表达式并不唯一, [例1.2]程序运行结果虽然不等于式(1.3)中的A、B、C阵,但该结果与式(1.3)是等效的。不防对上述结果进行验证。   ⑤ [例1.3] 对上述结果进行验证编程   %将[例1.2]上述结果赋值给A、B、C、D阵; A =[-2 -3 -4;1 0 0; 0 1 0]; B =[1;0;0]; C =[1 5 3]; D=0; [num,den]=ss2tf(A, B, C, D, 1) 程序运行结果与[例1.1]完全相同。 实验心得 本次试验,接触的实验内容比较复杂!涉及一些数学的运算,和一些函数。虽是简单的函数,但是使用MATLAB软件进行运算,所以还是容易出错。程序的执行过程和其他语言的程序执行比较类型,比如c语言的循环和matlab的循环就很相像。可以参照c语言来学习matlab的编程。 南昌大学实验报告 学生姓名: 张政 学 号:

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