紫金学院计算机系实验报告现代控制理论基础实验报告专业：年级：姓名：学号：提交日期：紫金学院计算机系实验报告2010自动化实验一系统能控性与能观性分析1、实验目的：1.通过本实验加深对系统状态的能控性和能观性的理解；2.验证实验结果所得系统能控能观的条件与由它们的判据求得的结果完全一致。2、实验内容：1.线性系统能控性实验;2.线性系统能观性实验。3、实验原理：系统的能控性是指输入信号u对各状态变量x的控制能力。如果对于系统任意的初始状态，可以找到一个容许的输入量，在有限的时间内把系统所有的状态变量转移到状态空间的坐标原点。则称系统是能控的。系统的能观性是指由系统的输出量确定系统所有初始状态的能力。如果在有限的时间内，根据系统的输出能唯一地确定系统的初始状态，则称系统能观。RR对于图10-1所示的电路系统，设i和u分别为系统的两个状态变量，如果电桥中13，LcRR24则输入电压u能控制i和u状态变量的变化，此时，状态是能控的；状态变量i与u有耦合关系，LcLc输出u中含有i的信息，因此对u的检测能确定i。即系统能观的。cLcLRR反之，当1＝3时，电桥中的c点和d点的电位始终相等，u不受输入u的控制，u只能改RRc24变i的大小，故系统不能控；由于输出u和状态变量i没有耦合关系，故u的检测不能确定i，LcLcL即系统不能观。RR1.1当13时RR241RRRR1RRRR(1234)(1234)1iLRRRRLRRRRiL12341234LLuu1RR111uC(24)()C0CRRRRCRRRR12341234(10-1)iLy=u=[01](10-2)cuc由上式可简写为xAxbuycx1紫金学院计算机系实验报告2010自动化1RRRR1RRRR(1234)(1234)i式中xLLRRRRLRRRRA12341234uRRC111124()()CRRRRCRRRR123412341bLc[01]0由系统能控能观性判据得crank[bAb]=2rank2cA故系统既能控又能观。RR1.2当1＝3时，式(10-1)变为RR241RRRR01i(1234)iLLRRRR111LLu(10-3)u1234()uC0CRRRRC01234iLy=u=[01](10-4)cuc由系统能控能观性判据得crank[bAb]=1<2rank1<2cA故系统既不能控又不能观，若把式(10-3)展开则有1RRRR1i(1234)iu(10-5)LLRRRRLL1234111u()u(10-6)cCRRRRc1234这是两个独立的方程。第二个方程中的u既不受输入u的控制，也与状态变量i没有任何耦合cL关系，故电路的状态为不能控。同时输出u中不含有i的信息，因此对u的检测不能确定i，即cLcL系统不能观。图10-1系统能控性与能观性实验电路图2紫金学院计算机系实验报告2010自动化4、实验结论：以表格形式记录测得的各项实验数据，并据此分析系统的能控性与能观性。R3阻值输入电压UabUcd1K1V0.900.182V1.680.352K1V0.910.252V1.650.483K1V0.910.272V1.660.53系统能控且能观。3紫金学院计算机系实验报告2010自动化实验二控制系统极点的任意配置1实验目的：1.掌握用全状态反馈的设计方法实现控制系统极点的任意配置；2.用电路模拟的方法，研究参数的变化对系统性能的影响。2实验内容：1.用全状态反馈实现二阶系统极点的任意配置，并用电路模拟的方法予予以实现；2.用全状态反馈实现三阶系统极点的任意配置，并通过电路模拟的方法予以实现。3实验原理：由于控制系统的动态性能主要取决于它的闭环极点在S平面上的位置，因而人们常把对系统动态性能的要求转化为一组希望的闭环极点。一个单输入单输出的N阶系统，如果仅靠系统的输