中南大学自动化专业现代控制实验：MATLAB实践与系统分析

现代控制实验指导书是一份针对中南大学自动化专业学生的教学资料，它涵盖了MATLAB在现代控制理论中的应用，重点涉及状态空间模型分析和求解系统状态方程。以下是该实验的主要知识点： 1. 状态空间模型分析： - 实验一的目标是让学生熟悉状态空间表达式的建立方法，以及如何将传递函数转换为状态空间形式。通过编程实现，例如，首先给出一个SISO系统的传递函数，如[pic]，学生需将其输入MATLAB并构建状态矩阵A、B和输出矩阵C，进而得到状态空间模型。 - 题1.2则是反过来，给定状态空间表达式，如[pic]和[pic]，学生需推导出对应的传递函数。 2. 系统状态方程求解： - 实验二的重点在于求解齐次和非齐次状态方程，包括计算矩阵指数和求解状态响应。学生需要使用MATLAB解决题2.1中的问题，如计算特定时刻的状态系数和绘制状态和输出响应曲线。 - 题目要求在不同输入信号下（如余弦输入和初始状态[pic]）绘制响应曲线，以及处理离散化系统，如连续系统的离散化状态方程转换。 3. 能控性与能观测性分析： - 实验三涉及到控制系统的重要理论概念——能控性和能观测性。学生利用MATLAB进行系统能控性和能观测性的分析，这不仅要求对理论有深入理解，还需要实际操作验证，以确定系统是否能够被完全控制和观察。 在整个实验过程中，学生将通过实践操作熟练掌握MATLAB工具在现代控制理论中的应用，包括模型的建立、求解和分析，以及对系统性能的评估。这不仅是技术技能的提升，也是理论与实践相结合的重要环节，有助于培养学生的创新思维和问题解决能力。