實驗一 MATLAB 系統的傳遞函數和狀態空間表達式的轉換
一、 實驗目的
1、學習多變量系統狀態空間表達式的建立方法;
2、通過編程、上機調試,掌握多變量系統狀態空間表達式與傳遞函數之間相互轉換的方法;
3、掌握相應的MATLAB 函數。
二、 實驗原理
設系統的模型如式()所示:
???+=+=D
Cx y Bu Ax x ' x ''R ∈ u ∈R ’’’ y ∈R P 其中A 為nXn 維系統矩陣、B 為nXm 維輸入矩陣、C 為pXn 維輸出矩陣,D 為直接傳遞函數。系統的傳遞函數和狀態空間表達式之間的關系如式()所示 G(s)=num(s)/den(s)=C (SI-A)-1 B+D
式()中,num(s)表示傳遞函數的分子陣,其維數是pXm ,den(s)表示傳遞函數的按s 降冪排列的分母。
表示狀態空間模型和傳遞函數的MATLAB 函數如下:
函數ss (state space 的首字母)給出了狀態空間模型,其一般形式是: sys=ss(A,B,C,D)
函數tf (transfer function 的首字母)給出了傳遞函數,其一般形式是: G=tf(num ,den)
其中num 表示傳遞函數中分子多項式的系數向量(單輸入單輸出系統),den 表示傳遞函數中分母多項式的系數向量。
函數tf2ss 給出了傳遞函數的一個狀態空間實現,其一般形式是:
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den)
函數ss2tf 給出了狀態空間模型所描述系統的傳遞函數,其一般形式是:
[num,den]=ss2tf(A,B,C,D,iu)
其中對于多輸入系統,必須確定iu 的值。例如,若系統有三個輸入u 1,u 2,u 3,則iu 必須是1、2、或3,其中1表示u 1,2表示u 2,3表示u 3。該函數的結