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现代控制理论基础试卷
1、 = 1 \* GB3 ①已知系统,试求其状态空间最小实现。(5分)
= 2 \* GB3 ②设系统的状态方程及输出方程为
试判定系统的能控性。(5分)
2、已知系统的状态空间表达式为
;;
试求当时,系统的输出。(10分)
3、给定系统的状态空间表达式为
,
试确定该系统能否状态反馈解耦,若能,则将其解耦(10分)
4、给定系统的状态空间表达式为
设计一个具有特征值为的全维状态观测器(10分)
5、 = 1 \* GB3 ①已知非线性系统
试求系统的平衡点,并确定出可以保证系统大范围渐近稳定的的范围。(5分)
= 2 \* GB3 ②判定系统在原点的稳定性。(5)
6、已知系统 ,试将其化为能控标准型。(10分)
7、已知子系统
,
求出串联后系统
及其传递函数矩阵 (10分)。
答案
1 = 1 \* GB3 ① 解 取拉氏变换知
(3分)
其状态空间最小实现为
; (2分)
= 2 \* GB3 ② 解 (2分)
,秩为2,
系统状态不完全能控。 (3分)
2解 , (5分)
(3分)
(2分)
3解
,
所以, (4分)
。 (1分)
又因为非奇异,所以能用实现解耦控制。 (2分)
(1分)
求出 (2分)
4 解 令, 代入系统得
(5分)
理想特征多项式为
(1分)
列方程,比较系数求得
(2分)
全维状态观测器为
(2分)
5 = 1 \* GB3 ①解 显然原点为一个平衡点,根据克拉索夫斯基方法,可知
因为 ;所以,当
时,该系统在原点大范围渐近稳定。解上述不等式知,时,不等式恒成立。即时,系统在原点大范围渐近稳定。
= 2 \* GB3 ② 解 判定系统在原点的稳定性。
解 ,两个特征根均具有负实部,(3分)
系统大范围一致渐近稳定。(2分)
无大范围扣一分,无一致渐近扣一分。
6解 , (2分)
(2分)
(2分)
(2分)
能控标准型为 (2分)
7解 组合系统状态空间表达式为
(5分)
组合系统传递函数为
(2分)
(3分)
现代控制理论基础试卷
一、(10分)
1、建立输入-输出高阶微分方程的状态空间表达式(5分)
2、计算状态空间表达式的传递函数(5分)
二、(10分)
1、求定常控制系统的状态响应(5分)
2、求时变自治系统的状态响应(5分)
三、(15分)
1、由能控性矩阵构造变换,将状态方程化为能控标准型(10分)
2、求使系统能控的参数的关系式(5分)
四、(10分)
1、取,通过求解Lyapunov方程判断线性系统稳定性(5分)
2、应用Lyapunov第一方法分析非线性系统在平衡点稳定性(5分)
五、(10分)
1、用Lyapunov第二方法分析系统平衡点稳定性,并给出引力域(5分)
2、应用克拉索夫斯基方法分析非线性系统在平衡点稳定性(5分)
六、(15分)
1、
2、判断系统能否用状态反馈-输入变换实现输入-输出解耦(5分)
答案
一、(10分)
1、建立输入-输出高阶微分方程的状态空间
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