中北大学现代控制理论实验报告.docx

中北大学计算机与控制工程学院实验报告《现代控制理论》专 业电气工程与智能控制班 级XX070541学 号XX070541XX姓 名XX辅导老师 成绩 实验日期2017.04.25实验时间8:30—11:30实验名称单级倒立摆系统控制特性分析实验目的1、旋转倒立摆线性模型建立与分析；2、利用 MATLAB 分析线性定常系统的可控性、可观性与稳定性；3、线性模型与非线性模型对比；实验内容（1）根据实验原理中提供的单级倒立摆模型及可控、可观、稳定性判定方法，自编写程序判断倒立摆系统中占空比 δ →旋转臂角位移 α ，占空比 δ→摆杆角位移 q 两通道的可控性，求解两通道系统的变换矩阵 Qc；（2）自编写程序判断倒立摆系统中占空比 δ →旋转臂角位移 α ，占空比 δ→摆杆角位移 q 两通道的可观性，求解两通道系统的变换矩阵 Qo；（3）自编写程序判断倒立摆系统中占空比 δ →旋转臂角位移 α ，占空比 δ→摆杆角位移 q 两通道的稳定性；实验原理或流程图实验过程或源代码J=0.0423m=0.404r=0.19 L=0.198g=9.81G=0.0218H=0.1458a=J+m*r^2b=m*L*r/2c=m*L^2/3d=m*g*L/2E=a*c-b^2A=[0 1 0 0;0 -c*H/E b*d/E 0;0 0 0 1;0 -b*H/E a*d/E 0]B=[0 c*G/E 0 b*G/E]C=[1 0 0 0;0 0 1 0]D=[0 0]Qc=ctrb(A,B)rank(Qc)QO=obsv(A,C)rank(obsv(A,C))[z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D,1);Flagz=0;n=length(A);for i=1:nif real(p(i))0 %判断极点的实部是否大于0Flagz=1;endenddisp(系统的零极点模型为);z,p,kifFlagz==1disp(系统不稳定);elsedisp(系统是稳定的);endstep(A,B,C,D);实验结论及心得rank(Qc)ans = 4，系统满秩，故系统能控。rank(obsv(A,C))ans = 4，系统满秩，故系统能观。p = 0 -10.0111 -2.51799.3557系统极点的实部存在一个0,故系统不稳定实验心得：掌握了基于 MATLAB 的系统可观、可控性判断方法以及基于 MATLAB 的系统稳定性判断方法。辅导老师 成绩 实验日期2017.04.25实验时间8:30—11:30实验名称单级倒立摆极点配置控制系统设计实验目的1. 根据设计指标获取理想极点位置；2．利用 MATLAB 基于极点配置方法求解状态反馈矩阵；实验内容实验原理或流程图实验过程或源代码引用实验1的全部程序并附加以下程序disp(原系统的极点);p=eig(A) %求矩阵A的全部特征根P=[-100;-101;-7.07+10*sqrt(-1/2);-7.07-10*sqrt(-1/2)];K=place(A,B,P) %对系统进行极点配置disp(配置后系统的极点为)p=eig(A-B*K)disp(极点配置后的闭环系统为)A=A-B*K;step(A,B,C,D)实验结论及心得极点配置后的闭环系统最终稳定Simulink仿真输出结果显示系统稳定。实验心得：学会了如何进行系统极点配置。在simulink仿真模型中，可直接引用矩阵ABCD，一个系统的输入输出维数应相等。