线控实验报告电子版

如实报告课程名称：线性系统理论基础医院(系):信息控制工程学院姓氏：阳镭学习编号：1306011专业课：自动化1301地图教师：吉其春2016年5月如实报告课程线性系统理论基本实验日期2016年5月24日专业班自动化1301人，杨镭学号1306011同一组实验名称实验MATLAB控制工具箱应用和线性系统运动分析分数验票教师的签名一、实验目的1、掌握MATLAB控制工具箱的基本命令操作方法；2、掌握线性系统运动分析方法。二、实验内容(1)选择控制对象模型，应用以下命令，然后创建结果：Step、damp、pzmap、r loccus、rlocfind、bodies、margin、NyquistTf2ss、ss2tf、tf2zp、zp2ss；Ss2ss、jordan、canon、EIG。(2)掌握线性系统的运动分析方法我知道。(三种解决方法)2)使用MATLAB解决上述示例2.8问题，绘制状态响应和输出响应曲线，解决时域性能指标。(加号标题、轴尺寸和图标)3)使用MATLAB解开上述范例2.12问题()，绘制状态回应和输出回应曲线。(加号标题、轴尺寸和图标)4)p36 1.4(2)1.5(3)；P56 2.3(3)三、实验环境1、120台电脑；2、MATLAB6。一套x软件。四、实验原理(或方块图)和步骤学习如何在MATLAB控制工具箱中掌握基本命令操作系统型号等于表达式(1-1)。(1-1)其中a是nn保持矩阵。b输入nm维的矩阵。c是pn维输出矩阵。d为pm维传递矩阵，通常为0。系统的传递函数数组和状态空间表达式之间的关系列在表达式(1-2)中。(1-2)表示表达式(1-2)中传递函数数组的分子数组，其维为pm。s降序，每个系数表示传递函数数组的分母多项式，用矢量表示。五、程序源代码和运行结果1、选择控制对象模型，应用以下命令，然后创建结果：Step:系统单位阶跃响应。Damp:计算机系统模型固有频率。Pzmap:绘制连续系统零极点。r找到loccus :系统根轨迹。Rlocfind:计算与根轨迹极点相对应的根轨迹增益。Bode:绘制给定系统的鸟的图片。Margin:查找给定系统的增益毛利和相位毛利。Nyquist:绘制给定系统的nai图表。Tf2ss:传递函数数组转换为状态空间模型。Ss2tf:状态空间模型转换为传递函数数组。Tf2zp:将系统传递函数形式转换为0极增益形式。Zp2tf:将0极格式转换为传递函数格式。Jordon:计算广义特征向量。Canco:将传递函数模型转换为状态空间模型规范。Eig:查找矩阵的所有特征值。1) step、damp、pzmap、r loccus、rlocfind、bodies、margin和Nyquista=0 1 0；0 0 1；-4-3-2；b=1；3；-6；c=1 0 0；d=0；num，den=ss2tf(a，b，c，d，1)；Sys=tf(num，den)；Step(sys)Damp(sys)Pzmap(sys)R locs (sys)Rlocfind(sys)Bode(sys)毛利(sys)Nyquist(sys)Step:Damp:Damp(sys)Eigenvalue Damping Freq。(rad/s)-1.75 e-001 1.55 e 000 I 1.12 e-001 1.56 e 000-1.75 e-001-1.55 e 000 I 1.12 e-001 1.56 e 000-1.65e 000 1.00e 000 1.65e 000Pzmap:R loccus、rlocfind:Selected_point=-7.2938 2.3727iAns=13.3219Bode，margin:Nyquist2、掌握线性系统运动分析方法。1)已知的A=，求。(三种解决方法)解决方案1流程：a=0 1；-2-3；syms t；Eat1=expm(A*t)运行结果：Eat1=2/exp (t)-1/exp (2 * t)，1/exp (t)-1/exp (2 * t)2/exp (2 * t)-2/exp (t)，2/exp (2 * t)-1/exp (t)解决方案2流程：a=0 1；-2-3；syms s t；G=inv(s*eye(size(A)-A)Eat2=ilaplace(G)运行结果：G=(s 3)/(s 2 3 * s 2)，1/(s 2 3 * s 2)-2/(s 2 3 * s 2)，s/(s 2 3 * s 2)Eat2=2/exp (t)-1/exp (2 * t)，1/exp (t)-1/exp (2 * t)2/exp (2 * t)-2/exp (t)，2/exp (2 * t)-1/exp (t)解决方案3流程：a=0 1；-2-3；SymsP，D=EIG(A)；q=inv(P)；Eat3=P*expm(D*t)*Q运行结果：Eat3=2/exp (t)-1/exp (2 * t)，1/exp (t)-1/exp (2 * t)2/exp (2 * t)-2/exp (t)，2/exp (2 * t)-1/exp (t)2)使用MATLAB解决教科书中的示例2.8问题，绘制状态响应和输出响应曲线，解决时域性能指标。(加号标题、轴尺寸和图标)实验程序：a=-1 0；0-2；b=1；1；c=1 . 5 0 . 5；d=0；G=ss(a、b、c、d)；x0=2；3；syms s t；G0=inv(s * eye(size(a)-a)；X1=ilaplace(G0)*x0G1=inv(s * eye(size(a)-a)* b；X2=ilariplace (G1/s)X=x1 x2Y=c*xFor I=1:61TT=0.1 *(I-1)；Xt(:I)=subs(x(:)，t，TT)；Yt(I)=subs(y，t，TT)；EndPlot (0333060，XT；yt )；Title(系统状态响应和输出响应)；xlabel(t(s)；Ylabel(输出)；Legend(状态响应x2，状态响应x1，输出响应)；栅格；栅格。运行结果：X1=2/exp(t)3/exp(2*t)X2=1-1/exp(t)1/2-1/(2*exp(2*t)X=1/exp(t) 15/(2 * exp(2 * t)1/2Y=3/(2*exp(t) 5/(4*exp(2*t) 7/4系统状态响应和输出响应：用MATLAB解决教科书2.12问题，绘制状态响应和输出响应曲线。实验程序：g=0 1；-0.16-1；h=1；1；x0=1；-1；syms z n k；G0=inv(z * eye(size(G)-G)* z；Thtak=iztrans(G0，k)uz=z/(z-1)；Xk=iztrans(G0*x0 G0/z*h*uz)N=03336901333660Xk1=-17/6 * (-1/5) .n22/9 * (-4/5)。n 25/18；Xk2=17/30 * (-1/5)。n-88/45 * (-4/5)。n 7/18；Plot(n，xk1，n，xk2)运行结果：Thtak=4/3 * (-1/5) k-1/3 * (-4/5) k，5/3 * (-1/5) k-5/3 *()-4/15 * (-1/5) k 4/15 * (-4/5) k，-1/3 *(-1/5)k 4/3 *(-)Xk=-17/6 *(-1/5)n 22/9 *(-4/5)n 25/1817/30 *(-1/5)n-88/45 *(-4/5)n 7/18完成以下实验：P36 1.4(2)实验程序：a=2 1 4；0 2 0；0 0 1；b=10；34；21；c=3 5 1；d=0；num，den=ss2tf(a，b，c，d，1)运行结果：Num=0 221.0000 -330.0000 -122.0000Den=1 -5 8 -41.5(3)实验程序：num=1 4 2；0 3 1；den=1 2 3 2；a，b，c，d=tf2ss(num，den)运行结果：A=-2 -3 -21 0 00 1 0B=100C=2 -1 03 1 1D=10P56 2.3(3)实验程序：a=0 1；-6-5；b=1；0；c=1-1；d=0；G=ss(a、b、c、d)；x0=1；1；syms s t；G0=inv(s * eye(size(a)-a)；x1=ilaplace(G0)* x0；G1=inv(s * eye(size(a)-a)* b；x2=il ariplace(G1/s)；X=x1 x2Y=c*x运行结果：Y=-28/3 * exp(-3 * t)15/2 * exp(-2 * t)11/6X1=-3*exp(-3*t) 4*exp(-2*t)-8*exp(-2*t) 9*exp(-3*t)X2=2/3 * exp(-3 * t)-3/2 * exp(-2 * t)5/6-1 3*exp(-2*t)-2*exp(-3*t)X=-7/3 * exp(-3 * t)5/2 * exp(-2 * t)5/6如实报告课程线性系统理论基本实验日期2016年5月24日专业班自动化1301人，杨镭学号1306011同一组实验名称实验2系统的可控性、可观察性、稳定性分析和实施分数验票教师的签名一、实验目的深化可观察性、可控性、稳定性、最小实现等观念。掌握如何使用MATLAB进行以下分析和实现：1、系统可观测性、可控性分析；2、系统稳定性分析；3、系统的最小实现。二、实验内容(1)可控性、可观察性和系统实现(a)了解以下命令的功能：选择对象模型，对其进行运算并生成结果。Gram、ctrb、obsv、lyap、ctrlbf、obsvf、minreal(b)当a分别获得-1，0，1时，判断系统的可控性和可观测性的连续系统的传递函数模型；(c)已知系统矩阵判断、系统的可控性和可观测性。(d)寻求系统的最低实施。(2)稳定性(a)代数方法的稳定性标准已知单位反馈系统的开环传递函数如下：评估系统的闭环稳