西安石油大学
自动控制课程设计
题目：状态空间设计 指导老师：霍爱清 姓名：刘慧妮 学号：200905081024 院系：电子工程学院班级：自动化0905
目录
1.1 任务书 ……………………………………………2
1.2 课程设计题目……………………………………3
1.3 设计思想…………………………………………3
1.4 设计内容及编制的程序…………………………3
1.5 所得结论…………………………………………8
2.1 设计心得…………………………………………9
2.2 参考文献…………………………………………9
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《 自动控制原理 》
课程设计任务书
题 目 学生姓名 刘慧妮 学号 状态空间设计 200905081024 专业班级 自动化0905 设计内容： 状态空间法设计 设 计 内 容 与 要 求 设计要求: （1） 编程绘制原系统的阶跃响应曲线，并计算出原系统的动态性能指标 （2） 编程设计校正方案（得到相应的状态反馈参数或状态观测器参数） （3） 利用Simulink绘制校正前后系统状态模拟图，绘制系统阶跃响应曲线，并计算出校正后系统的动态性能指标 （4） 整理设计结果，提交设计报 起止时间 指导教师签名 系（教研室）主任签名 学生签名
2011 年 12 月 19 日 至 2011 年 12 月 25 日 年 月 日 年 月 日 刘慧妮 2011 年 12 月 26日
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1.2 课程设计题目:
已知一系统的传递函数为：Y(s)/U(s)=10/s(s+1)(s+2) ,试判断系统的可控性并设计反馈控制器，使的闭环系统的极点为 -2 ，-1+i , -1-i。
1.3 设 计 思 想：
控制系统的设计，就是在系统中引入适当的环节，用以对原有系统的某些性能进行校正，使之达到理想的效果。本题中，要求添加反馈控制后实现极点的指定要求配置。由自动控制的基本原理得实现闭环极点任意配置的必要且充分条件是系统完全可控，因此首先应判断系统是否可控，如果可控即可实现极点的任意配置。
1.4 设计内容及编制的程序：
编写程序将传递函数通过系统模型的转换得矩阵A,B,C,D由秩判据即矩阵A,B组合所得的系统可控性判别阵的行列式的值及其秩与矩阵A的秩之间的大小关系得其可控性，若系统可控由acker函数得反馈矩阵K。
在程序文件的方式下执行如下MATLAB程序： num=[10]; %传递函数的分子
den=[1 3 2 0]; %传递函数的分母
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den); %将传递函数模型转为状态空间
模型
执行这一程序得： A = B = -3 -2 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 C = D=
0 0 10 0
由以上程序所得矩阵A,B,C,D可得系统的状态方程，进而可用Simulink可实现系统的仿真与输入阶跃信号时系统的响应，所得图形如下:
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为得到原系统的动态性能指标在程序文件的方式下执行如下MATLAB程序：
num=[10]; %传递函数得分子 den=[1 3 2 0]; %传递函数得分母
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den); %将传递函数模型转为状态空间模型 sys=ss(A,B,C,D); %建立状态空间模型 step(sys) %得系统的阶跃响应 执行这一程序得：
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