14728

Исследование эквивалентных преобразований математических моделей динамических систем в пространстве состояний

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

4 Лабораторная работа №2 Исследование эквивалентных преобразований математических моделей динамических систем в пространстве состояний Цели работы: исследовать управляемость и наблюдаемость системы; привести ММ управляемой ДС к основной норм

Русский

2013-06-09

36.36 KB

3 чел.

4

Лабораторная работа №2

«Исследование эквивалентных преобразований математических моделей динамических систем в пространстве состояний»

Цели работы:

— исследовать управляемость и наблюдаемость системы;

— привести ММ управляемой ДС к основной нормальной, дополнительной нормальной, транспонированной основной нормальной и канонической диагональной формам;

— сделать выводы по полученным результатам.

Исходные данные

  1.  Оценка управляемости и наблюдаемости исследуемого объекта

Система полностью управляема, т.к. ранг матрицы управления равен размерности объекта.

Система полностью наблюдаема, т.к. ранг матрицы наблюдения равен размерности объекта.

  1.  Основная нормальная форма записи ММ

  1.  Дополнительная нормальная форма записи ММ

;   

  1.  Транспонированная основная нормальная форма записи ММ

  1.  Каноническая диагональная форма записи ММ

При вычислении матриц была использована следующая программа на языке MatLab:

A = [-1/7 0 0 0 0 0;

      0 -1/50 0 0 0 -9/50;

      0 2 0 -2 0 0;

      2 0 0 0 0 0;

      -1/49 81/49 9/49 -81/49 0 0;

      9/50 0 0 0 0 -1/50];

B = [0;9/50;0;0;0;0];

C = [1 0 0 0 0 0];

D = 0;

My = [B A*B A^2*B A^3*B A^4*B A^5*B]

Mn = [C; C*A; C*A^2; C*A^3; C*A^4; C*A^5]

a = poly(A)

 

%------Основная нормальная форма---------------------------

A1 = [0 1 0 0 0 0;

        0 0 1 0 0 0;

        0 0 0 1 0 0;

        0 0 0 0 1 0;

        0 0 0 0 0 1;

        -a(7) -a(6) -a(5) -a(4) -a(3) -a(2)]

B1 = [0;0;0;0;0;1]

My1 = [B1 A1*B1 A1^2*B1 A1^3*B1 A1^4*B1 A1^5*B1]

P1 = My1*My^-1

C1 = C*P1^-1

D1 = D

 

%------Дополнительная нормальная форма--------------------

A2 = [-a(2) 1 0 0 0 0;

        -a(3) 0 1 0 0 0;

        -a(4) 0 0 1 0 0;

        -a(5) 0 0 0 1 0;

        -a(6) 0 0 0 0 1;

        -a(7) 0 0 0 0 0]

B2 = B1

My2 = [B2 A2*B2 A2^2*B2 A2^3*B2 A2^4*B2 A2^5*B2]

P2 = My2*My^-1

C2 = C*P2^-1

D2 = D

 

%------ТОН-форма--------------------------------------------------------

P3 = [C1*A1^5+a(2)*C1*A1^4+a(3)*C1*A1^3+a(4)*C1*A1^2+a(5)*C1*A1+a(6)*C1;

        C1*A1^4+a(2)*C1*A1^3+a(3)*C1*A1^2+a(4)*C1*A1+a(5)*C1;

        C1*A1^3+a(2)*C1*A1^2+a(3)*C1*A1+a(4)*C1;

        C1*A1^2+a(2)*C1*A1+a(3)*C1;

        C1*A1+a(2)*C1;

        C1]

A3 = P3*A*P3^-1

B3 = P3*B

C3 = C*P3^-1

D3 = D

 

%------Каноническая диагональная форма------------------------

d = eig(A1);

W = [1 1 1 1 1 1;

       d';

       d'.^2;

       d'.^3;

       d'.^4;

       d'.^5]

P4 = W^-1

A4 = P4*A*P4^-1

B4 = P4*B

C4 = C*P4^-1

D4 = D

 

%------Проверка-----------------------------------------------------------

[q, z] = ss2tf(A,B,C,D);

[q1, z1] = ss2tf(A1,B1,C1,D1);

[q2, z2] = ss2tf(A2,B2,C2,D2);

[q3, z3] = ss2tf(A3,B3,C3,D3);

[q4, z4] = ss2tf(A4,B4,C4,D4);

[q;q1;q2;q3;q4]

[z;z1;z2;z3;z4]

Результаты проверки

ans =

       0            0             0             0.29755             0.072073             0.0013224             0         

       0            0             0             0.29755             0.072073             0.0013224             0          

       0            0             0             0.29755             0.072073             0.0013224             0          

       0            0             0             0.29755             0.072073             0.0013224             0          

       0            0             0             0.29755             0.072073             0.0013224             0

ans =

  1.0000             0.18286             0.026522             3.307             0.92051             0.042612                  0.0002938          

  1.0000             0.18286             0.026522             3.307             0.92051             0.042612                  0.0002938          

  1.0000             0.18286             0.026522             3.307             0.92051             0.042612                  0.0002938          

  1.0000             0.18286             0.026522             3.307             0.92051             0.042612                  0.0002938

  1.0000             0.18286             0.026522             3.307             0.92051             0.042612                  0.0002938

Выводы: в ходе выполнения лабораторной работы было установлено, что исследуемая система является полностью управляемой и полностью наблюдаемой, а также был осуществлен переход к основной нормальной, дополнительной нормальной, транспонированной основной нормальной и канонической диагональной формам записи МВ ММ.

Ростов-на-Дону

2013 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74877. Совершенствование навыков устного счета на уроках математики при решении примеров и задач на умножение 139 KB
  Анализ условия и вопросы к условию задачи составление плана решения задачи составление плана решения задачи какими действиями нужно найти значение величины; выполнение арифметических действий. Записать на доске краткую запись задачи...
74878. Письмове додавання і віднімання двоцифрових чисел 3.24 MB
  Подорожуючи і зустрічаючись з цими святинями упродовж уроку ми будемо розвивати в собі духовні скарби як вміння бачити відчувати чути пам’ятати радіти торкатися любити використовуючи знання з математики. Національний дендрологічний Парк...
74879. Урок – подорож з математики в 2 класі. Складання таблиці ділення на 3. Складання задач за даним розв’язанням 135.5 KB
  Складання задач за даним розв’язанням. Вправляти в умінні застосовувати випадки табличного ділення на 3 під час розв’язання прикладів і задач. Продовжувати вчити складати обернені задачі задачі за даним розв’язанням. Розвивати набуті математичні навички логічне мислення пам’ять уміння користуватися математичними термінами працювати в парах.
74880. Задачі на знаходження невідомого від’ємника. Знаходження значень виразів 151 KB
  Задачі на знаходження невідомого від’ємника. Ознайомити учнів із задачами на знаходження невідомого від’ємника; довести до свідомості учнів що задачі на знаходження невідомого від’ємника розв’язуються дією віднімання; формувати вміння знаходити значення виразів...
74881. Читання, запис і порівняння чисел. Одноцифрові і двоцифрові числа. Попереднє і наступне число до даного. Додавання й віднімання одиниці. Одиниці вартості –гривня,копійка 282.5 KB
  Вправляти учнів у розв’язанні прикладів на додавання й віднімання одиниці; формувати вміння зіставляти результати власної роботи зі зразком;ознайомити з грошовою одиницею «гривня»; розвивати уміння складати й розв’язувати задачі;прищепити любов до рідної землі,збагачувати знання учнів Про Україну.
74882. Вправи і задачі на додавання і віднімання круглих десятків. Задачі на знаходження третього доданка 216.5 KB
  Вправляти учнів у додаванні і відніманні круглих десятків; удосконалювати вміння розв’язувати задачі на знаходження третього доданка; закріплювати обчислювальні навички учнів. Розвивати логічне мислення, пам\'ять, увагу, спостережливість, пізнавальні інтереси, творчі здібності, кмітливість, фантазію, емоції учнів за допомогою створення ситуації здивування, радості, зацікавленості
74883. Додавання і віднімання в межах 10. Зв’язок між додаванням і відніманням. Складання прикладів на віднімання з прикладів на додавання. Задачі на знаходження невідомого доданка 241 KB
  Формувати в учнів уміння визначати арифметичну дію за назвою результату дії; мобілізувати знання учнів про взаємозв’язок між діями додавання і віднімання; визначати зв’язок односюжетних задач на знаходження суми і невідомого доданка, розвивати логічне мислення, пізнавальні здібності учнів.
74884. Закріплення знань таблиць множення і ділення числа 2, таблиці ділення на 3. Розв’язування задач на 2 дії 916 KB
  Розв’язування задач на 2 дії. Мета: закріпити знання таблиць множення і ділення числа 2 таблиці ділення на 3 та вміння розв’язувати задачі на 2 дії; вдосконалювати обчислювальні навики створювати умови для розвитку уваги пам’яті творчого та логічного мислення; виховувати любов до математики акуратність активність і самостійність в роботі правильне відношення до здорового способу життя. Яку самеви дізнаєтесь якщо розв’яжете приклади.На засіданні клубу ми будемо розвивати здатність мислити.
74885. Закріплення прийому загального випадку віднімання двоцифрових чисел. Творча робота над задачею 738 KB
  Працювати над закріпленням прийому загального випадку віднімання двоцифрових чисел; проводити творчу роботу над задачею. Тема нашого уроку Закріплення прийому загального випадку віднімання двоцифрових чисел.