實驗1-系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式的轉(zhuǎn)換

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上韶 關(guān) 學(xué) 院學(xué) 生 實 驗 報 告 冊實驗課程名稱：現(xiàn)代控制理論實驗項目名稱：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式的轉(zhuǎn)換實驗類型（打）：（基礎(chǔ) 、綜合 、設(shè)計 ）院系： 物理與機電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 08自動化（1）班 姓名 李世文 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 寧宇 韶關(guān)學(xué)院教務(wù)處編制一、實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容 預(yù)習(xí)日期： 年 月 日實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容原則上應(yīng)包含實驗?zāi)康摹嶒炈弥饕獌x器藥品、實驗原理與公式、實驗預(yù)習(xí)疑問等項目。 實驗?zāi)康?1 學(xué)習(xí)多變量系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的建立方法、了解系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換的方法；2 通過編程、上機調(diào)試，掌握多變量系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式

2、與傳遞函數(shù)相互轉(zhuǎn)換方法。 實驗原理 設(shè)系統(tǒng)的模型如式(1.1)示。 (1.1)其中A為n×n維系數(shù)矩陣、B為n×m維輸入矩陣 C為p×n維輸出矩陣，D為傳遞陣，一般情況下為0，只有n和m維數(shù)相同時，D=1。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式之間的關(guān)系如式(1.2)示。 (1.2)式(1.2)中，表示傳遞函數(shù)陣的分子陣，其維數(shù)是p×m；表示傳遞函數(shù)陣的按s降冪排列的分母。實驗內(nèi)容實驗步驟 根據(jù)所給系統(tǒng)的傳遞函數(shù)或（A、B、C陣），依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣和狀態(tài)空間表達式之間的關(guān)系如式(1.2)，采用MATLA的file.m編程。注意：ss2tf和tf2ss是互為

3、逆轉(zhuǎn)換的指令； 在MATLA界面下調(diào)試程序，并檢查是否運行正確。 例1.1 已知SISO系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式為(1.3)，求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 (1.3)程序:%首先給A、B、C陣賦值；A=0 1 0;0 0 1;-4 -3 -2;B=1;3;-6;C=1 0 0;D=0;%狀態(tài)空間表達式轉(zhuǎn)換成傳遞函數(shù)陣的格式為num,den=ss2tf(a,b,c,d,u)num,den=ss2tf(A,B,C,D,1) 程序運行結(jié)果:num = 0 1.0000 5.0000 3.0000den = 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000從程序運行結(jié)果得到:系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為: . (1.4)

4、 例1.2 從系統(tǒng)的傳遞函數(shù)(1.4)式求狀態(tài)空間表達式。程序:num =0 1 5 3; %在給num賦值時，在系數(shù)前補0，使num和den賦值的個數(shù)相同；den =1 2 3 4;A,B,C,D=tf2ss(num,den)程序運行結(jié)果:A = -2 -3 -4 1 0 0 0 1 0實驗預(yù)習(xí)評分：二、實驗原始（數(shù)據(jù)）記錄 實驗時間： 年 月 日（星期 第 節(jié)） 實驗同組人：如有實驗數(shù)據(jù)表格，學(xué)生在實驗預(yù)習(xí)時應(yīng)畫好實驗數(shù)據(jù)表格，供實驗時填寫數(shù)據(jù)（本頁如不夠，可另附相同規(guī)格的紙張）。B = 1 0 0C = 1 5 3D =0由于一個系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達式并不唯一, 例1.2程序運行結(jié)果雖然不

5、等于式(1.3)中的A、B、C陣，但該結(jié)果與式(1.3)是等效的。不防對上述結(jié)果進行驗證。 例1.3 對上述結(jié)果進行驗證編程%將例1.2上述結(jié)果賦值給A、B、C、D陣；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)程序運行結(jié)果與例1.1完全相同。實驗要求 在運行以上例和書中例1-20至例1-28程序的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB對(1.5)系統(tǒng)仿照例1.2編程，求系統(tǒng)的A、B、C、陣；然后再仿照例1.3進行驗證。并寫出實驗報告。 (1.5)提示：num =0 0 1 2；0 1 5 3；指導(dǎo)教師批閱及簽

6、名 簽名： 年 月 日三、實驗報告內(nèi)容 年 月 日 實驗報告內(nèi)容原則上應(yīng)包含主要實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)計算（實驗操作）結(jié)果、實驗結(jié)果（疑問）分析等項目。例1.1的程序和運行結(jié)果： 例1.2的程序和運行結(jié)果： 例1.3的程序和運行結(jié)果：例1-20的程序和運行結(jié)果： 例1-21的程序和運行結(jié)果： 例1-22的程序和運行結(jié)果： 例1-23的程序和運行結(jié)果：實驗報告評分：注：1、如個別實驗的實驗報告內(nèi)容多，實驗報告冊頁面不夠?qū)?，或有識圖、畫圖要求的，學(xué)生應(yīng)根據(jù)實驗指導(dǎo)老師要求另附相同規(guī)格的紙張并粘貼在相應(yīng)的“實驗報告冊”中。 2、實驗報告冊屬教學(xué)運行材料，院系（中心）應(yīng)按有關(guān)規(guī)定歸檔保管。 例1-24的程序和運行結(jié)果： 例1-25的程序和運行結(jié)果： 例