实验2-状态空间控制模型系统仿真及状态方程求解

韶关学院学生实验报告册实验课程名称：现代控制理论实验项目名称：状态空间控制模型系统仿真及状态方程求解实验类型（打√）：（基础、综合、设计）院系：物理与机电工程学院专业班级：08自动化（1）班姓名李世文学号：08101101027指导老师：宁宇韶关学院教务处编制2一、实验预习报告内容预习日期：年月日实验预习报告内容原则上应包含实验目的、实验所用主要仪器药品、实验原理与公式、实验预习疑问等项目。[实验目的]1、熟悉线性定常离散与连续系统的状态空间控制模型的各种表示方法。2、熟悉系统模型之间的转换功能。3、利用MATLAB对线性定常系统进行动态分析[实验内容]1、给定系统125.032)(2323sssssssG（2-1）2、求系统的零极点增益模型和状态空间模型，并求其单位脉冲响应及单位阶跃响应。提示num=[1213];den=[10.521];sys=tf(num,den);sys1=tf2zp(sys);sys2=tf2ss(sys);impulse(sys2);step(sys2)sys=tf(num,den)sys1=tf2zp(num,den)单位脉冲响应：图2.1系统的单位脉冲响应单位阶跃响应：图2.2系统的单位阶跃响应2、已知离散系统状态空间方程：3)(021)()(102)(101110221)1(kxkykukxkx（2-2）采样周期sTs05.0。在Z域和连续域对系统性能进行仿真、分析。Z域性能仿真图形：图2.3离散系统的阶跃响应Samplingtime:0.05step(sysc)；连续域仿真曲线：00.020.040.060.080.10.120.140.160.18-8-6-4-2024StepResponseTime(sec)Amplitude图1.4离散系统转连续系统后的阶跃响应[实验要求]1、进行模型间的相互转换。2、绘出系统单位阶跃及脉冲曲线。在运行书中例2-15至例2-17程序的基础上，应用MATLAB对（2-1)系统编程，列出实验数据，画出系统的单位脉冲响应曲线和单位阶跃响应曲线；然后对（2-2）进行编程，列出实验数据并画出离散系统的阶跃响应曲线及离散系统转连续系统后的阶跃响应曲线。并写出实验报告。实验预习评分：4二、实验原始（数据）记录实验时间：年月日（星期第节）实验同组人：如有实验数据表格，学生在实验预习时应画好实验数据表格，供实验时填写数据（本页如不够，可另附相同规格的纸张）。(1)125.032)(2323sssssssG,求系统的零极点增益模型和状态空间模型，并求其单位脉冲响应及单位阶跃响应。零极点增益模型:状态空间模型:指导教师批阅及签名签名：年月日5三、实验报告内容年月日实验报告内容原则上应包含主要实验步骤、实验数据计算（实验操作）结果、实验结果（疑问）分析等项目。单位脉冲响应程序及曲线：单位阶跃响应程序及曲线：num=[1213];den=[10.521];num=[1213];den=[10.521];dstep(num,den);dimpulse(num,den);(2)已知离散系统状态空间方程：)(021)()(102)(101110221)1(kxkykukxkx,采样周期sTs05.0。在Z域和连续域对系统性能进行仿真、分析。实验程序和结果如下：A=[-1-22;0-11;10-1];B=[2;0;1];C=[120];D=0;T=0.05;[G1,H1]=c2d(A,B,T),[G2,H2,C2,D2]=c2dm(A,B,C,D,T,'zoh')[G3,H3,C3,D3]=c2dm(A,B,C,D,T,'foh'),[G4,H4,C4,D4]=c2dm(A,B,C,D,T,'tustin')G1=0.9536-0.09520.09280.00120.95120.04760.0476-0.00240.9536H1=0.10000.00120.0512G2=00.020.040.060.080.10.120.140.160.18-8-6-4-2024StepResponseTime(sec)Amplitude60.9536-0.09520.09280.00120.95120.04760.0476-0.00240.9536H2=0.10000.00120.0512C2=120D2=0G3=0.9536-0.09520.09280.00120.95120.04760.0476-0.00240.9536H3=0.10000.00250.0524C3=120D3=0.0508G4=0.9535-0.09530.09300.00120.95120.04760.0476-0.00230.9535H4=2.00000.02501.0244C4=0.04890.09520.0047D4=0.0512实验报告评分：注：1、如个别实验的实验报告内容多，实验报告册页面不够写，或有识图、画图要求的，学生应根据实验指导老师要求另附相同规格的纸张并粘贴在相应的“实验报告册”中。2、实验报告册属教学运行材料，院系（中心）应按有关规定归档保管。7