控制系统稳定性和能控能观分析课件.pptVIP

自动控制原理课题——控制系统稳定性和能控能观分析 ;一、课题名称与课题要求;2、稳定性分析;2.3 给定系统的 状态方程如下: ;二、现代控制理论的可控性和可观性;3.状态向量 设系统有n个状态变量，用x1(t),x2(t),…,xn(t)表示，而且把这些状态变量看做向量x(t)的分量，则向量x(t)称为状态向量，记为 x(t)=[x1(t),x2(t),...,xn(t)]’4.状态空间 以状态变量x1(t),x2(t),...,xn(t)为轴的n维实向量空间称为状态空间。5.状态方程 描述系统状态变量与输入变量之间关系的一阶微分方程组（连续时间系统）或一阶差分方程组（离散时间系统）称为系统的状态方程，它表征了输入对内部状态的变换过程，其一般形式为：;其中，t是时间变量，u(t)是输入变量。6.输出方程 描述系统输出量与系统状态变量和输入变量之间函数关系的代数方程称为输出方程，它表征了系统内部状态变化和输入所引起的系统输出变换，是一个变化过程。输出方程的一般形式为： y(t)=g[x(t),u(t),t];7.状态空间表达式状态方程与输出方程的组合称为状态空间表达式，也称动态方程，它表征一个系统完整的动态过程，其一般形式为：将其写成向量矩阵形式为： ; 其中，x=[x1,x2, ... ,xn]’表示n维状态向量；y=[y1,y2, ... ,ym]’表示m维输出向量；u=[u1,u2, ... ,ur]’表示r维输入向量；A表示系统内部状态的系数矩阵，称为系数矩阵An×n;B表示输入对状态作用的矩阵，称为输入（或控制）矩阵Bn×r;C表示输出与状态关系的矩阵，称为输出矩阵Cm×n;D表示输入直接对输出作用的矩阵，称为直接转移矩阵Dm×r,也称前馈系数矩阵。 A由系统内部结构及其参数决定，体现了系统内部的特性，而B则主要体现了系统输入的施加情况，通常情况下D=0。;状态空间描述具有以下特点：;2.线性系统的状态可控性与状态可观性;2.1 可控的判据;2.2 可观的判据;三、离散控制系统;3.2 离散控制系统稳定性判据;四、程序框图;4.1 matlab中显示的菜单;4.2 matlab中的程序的运行结果;a=0时的可控阵和可观阵：;a=1时的可控阵和可观阵：;4.2.2 第二题的运行结果;第二题的零极图与根轨迹如下所示：;第二题系统的阶跃响应和脉冲响应;第二题的系统的零极点模型为：;第二题的bode图nyquist图;线性时不变工具箱对第二题仿真的验证：;4.2.3 第三题的运行结果离散系统单位负反馈的零极图和根轨迹：;第三题离散系统的阶跃响应和脉冲响应;第三题离散系统单位负反馈的bode图和nyquist图;LTI Viewer对第三题离散系统单位负反馈的仿真验证：;4.2.4 第四题的运行结果（1）数学模型;（2）可控性和可观性;（3）传递函数;（5）利用LTI Viewer工具绘制阶跃响应曲线：;五、小节;六、心得;七、参考文献;源程序：;clcdisp(1.已知连续系统的传递函数模型为：G(s)=s+a/s^3+10s^2+27s+18,);disp(当a分别取-1，0，1时，判别系统的能控性和能观测性。);disp(2.已知闭环系统的传递函数为：);disp(G(s)=3s^4+2s^3+s^2+4s+2/3s^5+5s^4+s^3+2s^2+2s+1);disp(判断系统的稳定性，并给出不稳定极点。);disp(3.已知离散系统的开环脉冲传递函数为，);disp(G(z)=5z^5+4z^4+z^3+0.6z^2-3z+0.5/z^5);disp(判断单位负反馈系统的稳定性。);disp(4.给定系统的状态方程如下：);disp(dx/dt=Ax+Bu);disp(y=Cx);disp(其中，A=[-2 2 -1;0 -2 0;1 -4 0];B=[0;0;1];C=[1 0 0];);disp((1) 利用MATLAB建立控制系统的数学模型；);disp((2) 分析系统的可控性和可观性；);disp((3) 计算系统的传递函数；);disp((4) 根据传递函数，计算系统的零极点，并判断系统的稳定性；);;disp((5) 利用LTI Viewer工具绘制系统的阶跃响应曲线，验证系统的稳定性。);y=1;Y=2;n=3;N=4;x=input(请问您是否要做出选择？[y/n] );while x==1|x==2cho=input(请输入你要运行的题的序号(1、2、3、4) );%%%%%%%%%%%%%