现代控制理论实验报告Word文档格式.docx

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3.熟悉系统的连接。

学会用MATLAB确定整个系统的状态空间表达式和传递函数。

4.掌握状态空间表达式的相似变换。

掌握将状态空间表达式转换为对角标准型、约当标准型、能控标准型和能观测标准型的方法。

学会用MATLAB进行线性变换。

二实验内容

1.已知系统的传递函数，

（1）建立系统的TF或ZPK模型。

（a）

（b）

（2）将给定传递函数用函数ss（）转换为状态空间表达式。

再将得到的状态空间表达式用函数tf（）转换为传递函数，并与原传递函数进行比较

2.已知系统的状态空间表达式

（a）

（1）建立给定系统的状态空间模型。

用函数eig（）求出系统特征值。

用函数tf（）和zpk（）将这些状态空间表达式转换为传递函数，记录得到的传递函数和它的零极点。

比较系统的特征值和极点是否一致，为什么?

给定系统的状态空间模型

用函数eig（）求出系统特征值用函数tf（）将状态空间表达式转换为传递函数

用函数zpk（）将状态空间表达式转换为传递函数

（b）

用函数tf（）和zpk（）将状态空间表达式转换为传递函数

实验二线性定常系统状态方程的解

一、实验目的

1.掌握状态转移矩阵的概念。

学会用MATLAB求解状态转移矩阵。

2.掌握线性系统状态方程解的结构。

学会用MATLAB求解线性定常系统的状态响应和输出响应，并绘制相应曲线。

二、实验内容

1.求下列系统矩阵A对应的状态转移矩阵

（c）

2.已知系统

（1）令初始状态为

，输入为零。

a）用MATLAB求状态方程的解析解。

选择时间向量t，绘制系统的状态响应曲线。

观察并记录这些曲线。

b）用函数initial（）计算系统在初始状态作用下状态响应和输出响应的数值解,并用函数plot（）绘制系统的状态响应曲线和输出响应曲线。

观察并记录这些响应曲线，然后将这一状态响应曲线与a）中状态响应曲线进行比较。

3.已知系统

且初始状态为

。

（1）当输入为

时，用函数initial（）和impulse（）求解系统的状态响应和输出响应的数值解，并绘制系统的状态响应曲线、输出响应曲线和状态轨迹。

实验三线性定常系统的能控性和能观测性

1.掌握能控性和能观测性的概念。

学会用MATLAB判断能控性和能观测性。

2.掌握系统的结构分解。

学会用MATLAB进行结构分解。

3.掌握最小实现的概念。

学会用MATLAB求最小实现。

1.已知系统

（1）判断系统状态的能控性和能观测性，以及系统输出的能控性。

说明状态能控性和输出能控性之间有无联系。

（2）令系统的初始状态为零，系统的输入分别为单位阶跃函数和单位脉冲函数。

用MATLAB函数计算系统的状态响应和输出响应，并绘制相应的响应曲线。

观察和记录这些曲线。

当输入改变时,每个状态变量的响应曲线是否随着改变？

能否根据这些曲线判断系统状态的能控性？

（3）将给定的状态空间表达式变换为对角标准型，判断系统的能控性和能观测性，与

（1）的结果是否一致？

为何？

用函数minreal（）求最小实现。

判断所得系统的能控性和能观测性，验证其是否最小实现。