线性系统的能控性和能观性Matlab问题(“系统”文档)共64张.pptx

"线性系统的能控性和能观性Matlab问题" 线性系统的能控性和能观性是控制理论的核心概念，它们描述了系统的本质特征，是系统分析和设计的主要考量因素。在Matlab中，用户可以通过使用内置函数ctrb()、obsv()和gram()来判定系统的状态能控性和能观性。 状态能控性判定 状态能控性是指系统能够被控制的能力，即系统可以通过输入信号来控制状态的变化。Matlab提供了ctrb()函数来计算能控性矩阵，然后通过计算矩阵的秩来判定系统的状态能控性。 ctrb()函数的调用格式为： Qc = ctrb(A,B) Qc = ctrb(sys) 其中，A和B是系统矩阵，sys是状态空间模型。输出矩阵Qc为计算所得的能控性矩阵。 状态能观性判定 状态能观性是指系统能够被观测的能力，即系统的状态可以通过输出信号来观测。Matlab提供了obsv()函数来计算能观性矩阵，然后通过计算矩阵的秩来判定系统的状态能观性。 obsv()函数的调用格式为： Qo = obsv(A,C) Qo = obsv(sys) 其中，A和C是系统矩阵，sys是状态空间模型。输出矩阵Qo为计算所得的能观性矩阵。 Matlab程序设计 在Matlab中，可以编写程序来判定系统的状态能控性和能观性。例如，下面是一个判定系统状态能控性的Matlab程序： function Judge_contr(sys) Qc = ctrb(sys); n = size(sys.a); if rank(Qc) == n disp('The system is controlled') else disp('The system is not controlled') end 这个程序使用ctrb()函数计算能控性矩阵，然后使用rank()函数计算矩阵的秩，并根据秩的值来判定系统的状态能控性。 Matlab函数介绍 在Matlab中，有多种函数可以用于计算矩阵的秩和大小。例如，rank()函数可以计算矩阵的秩，size()函数可以计算矩阵的大小。 rank()函数的调用格式为： k = rank(A) k = rank(A,tol) 其中，A是矩阵，k是矩阵A的秩，tol是容许误差。 size()函数的调用格式为： d = size(X) m = size(X,dim) [d1,d2,d3,...,dn] = size(X) 其中，X是矩阵，d是矩阵X的各维的大小组成的1维数组，m是矩阵X的第dim维的大小，d1,d2,d3,...,dn是矩阵X的各维的大小。 这些函数在Matlab编程中非常有用，可以帮助用户快速实现矩阵的计算和分析。