版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
一、实验目的二、实验原理三、涉及的MATLAB函数四、实验内容与方法五、实验要求六、思考题
一、实验目的
(1)掌握连续时间系统状态方程的求解方法;
(2)直观了解系统的状态解的特征;
(3)了解系统信号流图的另外一种化简方法;
(4)了解ode23和ode45函数的使用。二、实验原理
状态变量是能描述系统动态特性的一组最少量的数据。状态方程是描述系统的另外一种模型,它既可以表示线性系统,也可以表示非线性系统,对于二阶系统,则可以用两个状态变量来表示,这两个状态变量所形成的空间称为状态空间。在状态空间中状态的端点随时间变化而描出的路径叫状态轨迹。因此状态轨迹点对应系统在不同时刻与条件下的状态,知道了某段时间内的状态轨迹,则系统在该时间内的变化过程也就知道了,所以二阶状态轨迹的描述方法是一种在几何平面上研究系统动态性能(包括稳定性在内)的方法。用计算机模拟二阶状态轨迹的显示,这种方法简单直观,且能很方便地观察电路参数变化时状态轨迹的变化规律。三、涉及的MATLAB函数
1.ode23函数
采用具自适应变步长的二阶/三阶RungeKuttaFelbberg法
调用格式:
[t,y]=ode23(′SE′,t,x0)
其中SE为矩阵形式的状态方程,用函数描述;t为计算时间区间;x0为状态变量初始条件。
2.ode45函数
采用具自适应变步长的四阶/五阶RungeKuttaFelbberg法,运算效率高于ode23。
调用格式与ode23相同。四、实验内容与方法
1.验证性实验(参考程序)
(1)连续系统状态求解1。MATLAB程序:
%连续系统状态求解
clear;
A=[23;0-1];
B=[01;10];
C=[11;0-1];
D=[10;10];
x0=[2-1];dt=0.01;
t=0:dt:2;
f(:,1)=ones(length(t),1);
f(:,2)=exp(-3*t)′;
sys=ss(A,B,C,D);
y=lsim(sys,f,t,x0);
subplot(2,1,1);
plot(t,y(:,1),′b′);
subplot(2,1,2);
plot(t,y(:,2),′b′);
连续系统状态方程的求解结果如图18.1所示。图18.1连续系统状态方程的求解(2)连续系统状态求解2。
MATLAB程序:
clear;
x0=[2;1];t0=0;%起始时间
tf=2;%结束时间
[t,x]=ode23(′stateequ′,[t0,tf],x0);
plot(t,x(:,1),′*b′,t,x(:,2),′-b′)
legend(′x(1)′,′x(2)′);
gridon
xlabel(′t′)
连续系统状态方程的求解结果如图18.2所示。图18.2连续系统状态方程的求解
(3)已知连续时间系统的信号流图如图18.3所示,确定该系统的系统函数。图18.3系统的信号流图通用的信号流图化简方法是采用梅森公式求解,但如果用MATLAB辅助分析,则不宜直接用梅森公式求解,应采用另外规范的易于编程的方法。
设信号流图的每个节点为x1,x2,x3,x4,x5,表示为k维状态列向量X=[x1
x2
…
xk]′,输入列向量表示为l维,即F=[f1,f2,…,fl]′,此流图为一维输入列向量F=[f1]。
由信号流图列方程得:
x1=f1-4x2-5x3-6x4
x2=s-1x1
x3=s-1x2
x4=s-1x3
x5=-x4+2x2写成矩阵形式为
X=
或记作
X=QX+BF变换:
(I-Q)X=BF,X=(I-Q)-1BF
则H=
=(I-Q)-1B为系统传递函数矩阵。
MATLAB程序:
symss;%信号流图简化
Q=[0-4-5-60;1/s0000;01/s000;001/s00;020-10];
B=[1;0;0;0;0];I=eye(size(Q));H=(I-Q)\B;H5=H(5);pretty(H5);
即该信号流图的系统函数为
H(s)=
(4)描述连续时间系统的信号流图如图18.4所示,确定该系统的系统函数。
由信号流图列方程为:
同上分析,请自行列出矩阵形式。图18.4系统的信号流图MATLAB程序:
symss;%信号流图简化
symsabcK
Q(3,2)=a;
Q(2,1)=1;Q(2,3)=-1;Q(2,5)=-1;
Q(4,3)=1;Q(4,1)=1;Q(4,5)=-1;
Q(5,4)=b;
Q(6,3)=1;Q(6,5)=1;Q(6,7)=-1;
Q(7,6)=c;Q(8,7)=K;
Q(:,end+1)=zeros(max(size(Q)),1);B=[1;0;0;0;0;0;0;0];
I=eye(size(Q));
H=(I-Q)\B;
H8=H(8);
pretty(H8);
H8=
K*c*(2*b*a+b+2+a)/(b+2*b*a*c+b*c+2*b*a+13+18*a*c+13*c+18*a)
Kc(2ba+b+2+a)
------------------------------
b+2bac+bc+2ba+13+18ac+13c+18a
2.程序设计实验
(1)已知连续系统状态方程为(t)=Ax(t)+Bf(t),其中
A=
初始状态x(0)=试画出状态变量x(t)的波形。
(2)描述连续时间系统的信号流图,如图18.5所示,确定该系统的系统函数。图18.5系统的信号流图五、实验要求
(1)在计算机中输入程序,验证实验结果,并将实
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 公司安全生产“双重预防”机制建设三年工作方案(2026年)
- 2026年8月中元节活动方案 慎终追远与文化传承
- 2026年秋季开学高三成人礼与高考誓师大会课件
- 2025年流行的旗袍穿搭
- 2026年福建省龙海市《行测》考试笔试题库(满分必刷)附答案详解
- 2025年湖北省钟祥市《行测》考试模拟试卷及参考答案详解(夺分金卷)
- 2026年河南省荥阳市《行测》考试考前冲刺试卷含答案详解【综合卷】
- 2026年山东省蓬莱市《行测》考试考前冲刺试卷带答案详解(精练)
- 2026年浙江省慈溪市《行测》考试模拟试卷含答案详解【培优】
- 2025年山东省昌邑市《行测》考试考前冲刺密卷及答案详解【夺冠系列】
- 机械设计基础 课件 4.6渐开线齿轮啮合传动
- 钢材采购合同的范本
- 工会职工运动会活动方案设计
- 粉煤灰罐拆除施工方案
- 医学统计学:第一章-医学统计学绪论
- PS图层蒙版-教学课件
- 新媒体视觉设计介绍课件
- 介入手术室患者安全转运
- 行政复议、行政应诉学习课件
- 重型板式给料机说明书
- 第2章 CR400AF动车组司机室设备操作《复兴号动车组司机操作及整备》教学课件
评论
0/150
提交评论