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
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 s3?2s2?s?3G(s)?3 （2-1） 2s?0.5s?2s?12、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=[1 2 1 3];den=[1 0.5 2 1]; 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：
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???1?22??2???????x(k?1)??0?11?x(k)??0?u(k) （2-2） ?????10?11??????y(k)??120?x(k)?采样周期Ts?0.05s。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 Sampling time: 0.05 step(sysc) ；连续域仿真曲线： Step Response420Amplitude-2-4-6-800.020.040.060.080.10.120.140.160.18Time (sec) 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：
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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）。 s3?2s2?s?3(1)G(s)?3 ,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2s?0.5s?2s?1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 4
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 Step Response（疑问）分析等项目。 4单位脉冲响应程序及曲线： 单位阶跃响应程序及曲线： 2num=[1 2 1 3];den=[1 0.5 2 1]; num=[1 2 1 3];den=[1 0.5 2 1]; dstep(num,den); dimpulse(num,den); 0Amplitude-2-4-6-800.020.040.060.080.10.120.140.160.18Time (sec) ???1?22??2???????x(k?1)??0?11?x(k)??0?u(k)(2)已知离散系统状态空间方程：? ,采样周期????10?11??????y(k)??120?x(k)?Ts?0.05s。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 -2 2;0 -1 1;1 0 -1]; B=[2;0;1]; C=[1 2 0]; 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 -0.0952 0.0928 0.0012 0.9512 0.0476 0.0476 -0.0024 0.9536 H1 = 0.1000 0.0012 0.0512 G2 =
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