文档介绍：现代控制理论综合实验实验目的(1) 熟悉线性系统的数学模型、模型转换。(2) 掌握特征值和特征向量的求解(3) 掌握状态空间模型的线性变换,并求出约旦标准型(4) 使用MatlabSimulink构建串联型和并联型实现(5) 掌握能控能观性判别方法,求出能控能观标准型(6) 掌握状态反馈极点配置的方法(7) 学****设计全维观测器和降维观测器实验内容数学模型描述与转换(1)给定系统的状态方程系数矩阵如下:'-40-138-160-1A=100,B=0_010_0C=[018 360], D=0在Matlab中以状态空间模型表示,并求出对应的传递函数数学模型。(2)在Matlab中建立如卜传递函数阵模型G(S)=s?+2s+1s2+5s+62s+3s'+6s,+11s+6s+5s+262s+7并求出对应的状态空间数学模型。说明:相关Matlab命令:tf,ss系统线性变换与能控能观性分析(1)使用Matlab软件求出上述系统的特征值和特征向量(2)求出对应的约旦标准型⑶判断系统的能控能观性,如果能控(或能观),则求出对应的能控(能观)标准型。说明:相关的Matlab命令是eig,jordan,ctrb,obsv,rank,det,poly,ss2ss系统分析与综合己知系统传递函数W(s)=— —s(s+2)(s+3)(1) 在Simulink中绘制模拟结构图,实现该系统的•串联实现•并联实现(2) 以上述系统的串联实现为基础,实验研究:•系统在初始条件作用下的状态响应和输出响应•系统在阶跃输入信号作用卜的状态响应和输出响应(3) 以上述系统的串联实现为基础,设计状态反馈控制器•要求:%,调节时间小于1秒。•计算系统输出的实际的性能参数(最大超调量、调节时间、稳态误差等)•分析状态反馈控制下是否会存在稳态误差?并讨论消除状态反馈稳态误差的方法。:(1)»A=l-40-138-160100010];»B=[l00];»C=io18360];»D=0;»Sss=ss(A,B,C,D)xlx2x3xl-40-138-160x2100x3010ulxl1x20x30c=xlx2x3yl0 18360d=ulyl0Continuous-timemodel.»Stf=tf(Sss)Transferfunction:18s+360sA3+40sA2+138s+160(2)»Stf=tf(([l21][15];[23][6]},([156][12];[16116][27]))Transferfunctionfrominput1tooutput...sA2+2s+1#1: sA2+5s+62s+3#2: sA3+6sA2+11s+6Transferfunctionfrominput2tooutput...s+5#1:——s+26#2: 2s+7»Sss=ss(Stf)xlx2x3x4x5x6x7xl-5-300000x22000000x300-6---20x7000000---=ulu2yl 1 1y2 0 0Continuous-timemodel.»»A=[120;3-ll;020J;»B=[2;l;l];»C=fO01];»D=0;»Sss=ss(A,B,C,D)xlx2x3xl120x23-11x3020ulxl2x21x31c=xlx2x3yl0 0 1d=ulyl0Continuous-timemodel.»stf=tf(Sss)Transferfunction:sA2+2s+3sA3--015sA2-9s+2»E=eig(A)E=-»[V,D]=eig(A)V=- - - - - - =-»[TJ]=jordan(A)T=---・-»»M=ctrb(A,B)M=24161681212»rank(M)ans=3 %满秩,所以能控»N=obsv(A,C)N=0 0 I0 2 06 -2»rank(N)ans=3 %满秩,所以能观能控标准型:»A=[120;3-1l;020];B=[211]*;C=[OO