中北大学现代控制理论实验报告

现代控制理论中北大学计算机与控制工程学院实验报告现代控制理论专业电气工程与智能控制XX类学位XXXX名称XX1/3指导老师的成绩实验日2017.04.25实验时间83336330-113336330实验名称单级倒立摆系统的控制特性分析实验的目的1 .旋转倒立摆线性模型的建立与分析利用MATLAB分析线性稳态系统的可控性、显着性和稳定性3 .线性模型与非线性模型的比较实验内容(1)根据实验原理提供的单级倒立摆模型和可控、相当稳定性判定方法根据自制程序判断倒立摆系统中占空比 旋转臂角位移、占空比摆动杆角位移q求出两通道控制性、两通道系统的变换矩阵Qc(2)根据自制程序判断倒立摆系统中占空比 旋转臂角位移、占空比求出摆动杆角位移q的两通道的有效性，求出两通道系统的变换矩阵Qo(3)根据自制程序判断倒立摆系统中占空比 旋转臂角位移、占空比摆动杆角位移q两通道的稳定性实验原理或流程图实验过程或源代码J=0.0423m=0.404r=0.19L=0.198g=9.81G=0.0218H=0.1458a=J m*r2b=m*L*r/2c=m*L2/3d=m*g*L/2E=a*c-b2A=0 1 0 0； 0 -c*H/E b*d/E 0； 0 0 0 1； 0 -b*H/E a*d/E 0B=0 c*G/E 0 b*G/EC=1 0 0 0； 0 0 1 0D=0 0Qc=ctrb(A，b )rank(Qc )QO=obsv(A，c )rank(obsv(A，c ) )z，p，k=ss2zp(A，b，c，d，1 )Flagz=0；n=length(A )for i=1:nif real (p (I ) )判断0 %极的实部是否大于0Flagz=1；结束结束disp (系统的零极模型为z，p，kif Flagz=1disp (系统不稳定)else disp (系统稳定)结束步骤(a，b，c，d )实验结论与体会rank(Qc )ans=4，系统满秩，系统可以控制。rank(obsv(A，c ) )ans=4，系统已经排满了等级，系统可以看到。p=0-10.0111-2.51799.3557由于系统极的实部存在0，系统不稳定实验体会：掌握了基于MATLAB的系统大小、可控性判断方法以及基于MATLAB的系统稳定性判断方法。指导老师的成绩实验日2017.04.25实验时间83336330-113336330实验名称单级倒立摆布置控制系统设计实验的目的1 .根据设计指标取得理想的极点位置利用MATLAB基于极点配置方法求解状态反馈矩阵实验内容实验原理或流程图实验过程或源代码引用实验1的所有程序，并附上以下程序disp (旧系统的极点)求出p=eig(A) %矩阵a的所有特征根P=-100； -101； - 7.07 10 * sqrt (-1/2 )-7.07-10 * sqrt (-1/2 )；K=place(A，b，P) %配置系统disp (设定后的系统极点)p=eight(a-b*k )disp (极点配置后的闭环系统为)A=A-B*K；步骤(a，b，c，d )实验结论与体会极点配置后闭环系统最终稳定Simulink仿真输出结果表明系统是稳定的