基于Matlab进行系统的能控性和能观性的判断

基于Matlab进行系统的能控性和能观性的判

断

系统的能控性和能观性的判断

一、学习目的

1、学习系统状态空间模型的建立方法、了解系统的能控性和能观性的判别方法；

2、通过编程、上机调试，掌握系统的能控性和能观性的判别方法。

二、原理说明

1.根据所给系统的传递函数或（A、B、C阵），依据系统的状态空间表达式，判断系统的能控性和能观性。判断采用MATLA的file.m编程。

2.给定系统空间状态[A,B,C,D],函数ctrb（A,B）计算能控型判别矩阵，函数obsv(A,C)计算能观性判别矩阵。

三、Matlab程序

给定空间状态表达式A=[1 0 0 0;2 -3 0 0;1 0 -2 0;4 -1 -2 -4]; B=[0;0;1;2]; C=[3 0 1 0]; 判断该系统能控性和能观性。

程序：

A=[1 0 0 0;2 -3 0 0;1 0 -2 0;4 -1 -2 -4];

B=[0;0;1;2];

C=[3 0 1 0];

Qc=ctrb(A,B)

Qc= 0 0 0 0

0 0 0 0

1 -

2 4 -8

2 -10 44 -184

rank(Qc)

ans=2

rank(obsv(A,C))

ans=2

均不满秩，故既不能控也不能观。

VB与MATLAB接口的实现

VB与MATLAB接口的实现: https://www.wendangku.net/doc/c017168324.html, 实例说明 在本实例中，我们制作一个能够与Matlab进行交互的应用程序。程序运行结果如图78-1所示。 图78-1 运行结果 技术要点 z引用Matlab库 z执行Matlab命令 z结束Matlab 实现过程 ■ 新建项目 打开Visual https://www.wendangku.net/doc/c017168324.html,，选择“新建项目”，在项目类型窗口中选择“Visual Basic项目”，在模板窗口中选择“Windows应用程序”，在名称域中输入“CnMatlab”，然后选择保存路径。单击“确认”。 ■ 添加控件 向当前窗体添加五个Button按钮，两个Picture控件，一个Label控件，一个Hscroll控件和一个Vscroll控件。单击菜单“项目|添加引用”，选中“Matlab Automation（Version5.3）Type Library”这一项。 注意：本程序只能在安装有Matlab的机器上运行。 ■ 设置属性 将Label控件和Command按钮的Text属性设置为与界面一致。在此不再赘述。 ■ 添加代码 Dim str1 As String ' 显示正弦图 Private Sub Command1_Click(ByVal eventSender As System.Object, ByVal eventArgs As System.EventArgs) Handles Command1.Click Dim matlab As Object matlab = CreateObject("matlab.application") matlab.MinimizeCommandWindow()

实验十 系统能控性与能观性分析

实验十 系统能控性与能观性分析 一、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。 二、实验设备 同实验一。 三、实验内容 1. 线性系统能控性实验; 2. 线性系统能观性实验。 四、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。 对于图10-1所示的电路系统，设i L 和u c 分别为系统的两个状态变量，如果电桥中 4 32 1R R R R ≠，则输入电压u 能控制i L 和u c 状态变量的变化，此时，状态是能控的；状态变量 i L 与u c 有耦合关系，输出u c 中含有i L 的信息，因此对u c 的检测能确定i L 。即系统能观的。 反之，当 4 32 1R R ＝ R R 时，电桥中的c 点和d 点的电位始终相等， u c 不受输入u 的控制， u 只能改变i L 的大小，故系统不能控；由于输出u c 和状态变量i L 没有耦合关系，故u c 的检测不能确定i L ，即系统不能观。 1.1 当 4 32 1R R R R ≠时 u L u i R R R R C R R R R R R R R L R R R R R R C R R R R R R R R L u i C L C L ? ??? ? ??+? ??? ???????? ??+++-+- +- ? ?+- +- +++- =???? ??01)11(1)( 1 ) ( 1)( 14321434 3212 14 342 124 3432 121 (10-1) y=u c =[0 1] ??? ? ? ??c L u i (10-2) 由上式可简写为 bu Ax x += cx y = 式中???? ??=C L u i x ???? ?? ? +++- +-+- ? ?+-+-++ +-=)11( 1)( 1 )( 1)( 1 432 1434 3212 14 342 124 343212 1R R R R C R R R R R R R R L R R R R R R C R R R R R R R R L A

MATLAB与FPGA的接口

FPGA器件的开发平台与MATLAB接口仿真 2007-09-03 16:24 FPGA器件的开发平台与MATLAB接口仿真 中南财经政法大学信息学院周巍武汉大学电气工程学院张志杰引言 现场可编程逻辑门阵列FPGA器件的出现是超大规模集成电路技术和计算机辅助设计技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小，具有通过用户编程实现专门应用功能。 它允许电路设计者利用基于计算机的开发平台，经过设计输入、仿真、测试和校验，直到达到预期的结果。目前使用最多的Quartus II 软件支持几乎所有的EDA工具，并且可以通过命令行或Tcl脚本与第三方EDA工具之间进行无缝连接。但在很多工程设计应用中，由FPGA器件完成的主程序中只完成大量的数学运算，程序调试时以二进制输出的信号可视性差，给设计人员进行仿真、调试带来了很多不便。对于很多工程设计人员来说MATLAB是一种熟悉的具有强大的运算功能和波形仿真、分析功能的软件，如果能将FPGA与MA TLAB接口，就可以快速、准确、直观地对FPGA程序进行校验和仿真，尤其在波形信号处理等工程应用领域具有实际意义。 Quartus II 开发软件 Altera公司的QuartusII软件提供了可编程片上系统（SOPC）设计的一个综合开发环境。Quartus II 开发工具人机界面友好、易于使用、性能优良，并自带编译、仿真功能。QuartusII 软件支持VHDL和Verilog硬件描述语言的设计输入、基于图形的设计输入方式以及集成系统级设计工具。QuartusII软件可以将设计、综合、布局和布线以及系统的验证全部都整合到一个无缝的环境之中，其中也包括和第三方EDA工具的接口。QuartusII设计软件根据设计者需要提供了一个完整的多平台开发环境，它包含整个FPGA和CPLD设计阶段的解决方案。图1说明了QuartusII软件的开发流程。 在实际应用设计中，对程序原理性及可执行性的验证主要集中在程序修改阶段，尤其在

系统的能控性、能观测性、稳定性分析

实 验 报 告 课程 线性系统理论基础 实验日期 年 月 日 专业班级 学号 同组人 实验名称 系统的能控性、能观测性、稳定性分析及实现 评分 批阅教师签字 一、实验目的 加深理解能观测性、能控性、稳定性、最小实现等观念。掌 握如何使用MATLAB 进行以下分析和实现。 1、系统的能观测性、能控性分析； 2、系统的稳定性分析； 3、系统的最小实现。 二、实验内容 （1）能控性、能观测性及系统实现 （a ）了解以下命令的功能；自选对象模型，进行运算，并写出结 果。 gram, ctrb, obsv, lyap, ctrbf, obsvf, minreal ； （b ）已知连续系统的传递函数模型，18 2710)(23++++=s s s a s s G ，当a 分别取-1，0，1时，判别系统的能控性与能观测性；

（c ）已知系统矩阵为???? ??????--=2101013333.06667.10666.6A ，??????????=110B ，[]201=C ，判别系统的能控性与能观测性； （d ）求系统18 27101)(23++++= s s s s s G 的最小实现。 （2）稳定性 （a ）代数法稳定性判据 已知单位反馈系统的开环传递函数为：) 20)(1()2(100)(+++=s s s s s G ，试对系统闭环判别其稳定性 （b ）根轨迹法判断系统稳定性 已知一个单位负反馈系统开环传递函数为 ) 22)(6)(5()3()(2+++++=s s s s s s k s G ，试在系统的闭环根轨迹图上选择一点，求出该点的增益及其系统的闭环极点位置，并判断在该点系统闭环的稳定性。 （c ）Bode 图法判断系统稳定性 已知两个单位负反馈系统的开环传递函数分别为 s s s s G s s s s G 457.2)(,457.2)(232231-+=++= 用Bode 图法判断系统闭环的稳定性。 （d ）判断下列系统是否状态渐近稳定、是否BIBO 稳定。 []x y u x x 0525,100050250100010-=????? ?????+??????????-=

系统的能控性与能观性分析及状态反馈极点配置

实 验 报 告 课程 自动控制原理 实验日期 12 月26 日 专业班级 姓名 学号 实验名称 系统的能控性与能观性分析及状态反馈极点配置 评分 批阅教师签字 一、实验目的 加深理解能观测性、能控性、稳定性、最小实现等观念，掌握状态反馈极点配置方法，掌握如何使用MATLAB 进行以下分析和实现。 1、系统的能观测性、能控性分析； 2、系统的最小实现； 3、进行状态反馈系统的极点配置； 4、研究不同配置对系统动态特性的影响。 二、实验内容 1.能控性、能观测性及系统实现 （a ）了解以下命令的功能；自选对象模型，进行运算，并写出结果。 gram, ctrb, obsv, lyap, ctrbf, obsvf, mineral ； （b ）已知连续系统的传递函数模型，18 2710)(23++++= s s s a s s G ， 当a 分别取-1，0，1时，判别系统的能控性与能观测性；

（c ）已知系统矩阵为??????????--=2101013333.06667.10666.6A ，?? ??? ?????=110B ，[]201=C ，判别系统的能控性与能观测性； （d ）求系统18 27101 )(2 3++++=s s s s s G 的最小实现。 2.实验内容 原系统如图1-2所示。图中，X 1和X 2是可以测量的状态变量。 图1-2 系统结构图 试设计状态反馈矩阵

,使系统加入状态反馈后其动态性能指标满足给定的要求: (1) 已知：K=10，T=1秒，要求加入状态反馈后系统的动态性能指标为： σ%≤20%，ts≤1秒。 (2) 已知：K=1，T=0.05秒，要求加入状态反馈后系统的动态性能指标为： σ%≤5%，ts≤0.5秒。 状态反馈后的系统，如图1-3所示：

labview与matlab接口的方法

LabVIEW与Matlab接口的方法 The Method of Interfacing Between LabVIEW and Matlab 陈金平 (新疆大学,乌鲁木齐　830008) 0　引言 虚拟仪器技术是计算机技术、现代测控技术和电子仪器技术相互结合、渗透的产物。在虚拟仪器系统中,数据的分析处理、控制、结果输出和用户界面等功能都由软件完成,硬件仅仅是为了解决信号的输入输出,因此,软件是整个仪器系统的核心,从某种意义上可以说:“软件即仪器”。虚拟仪器系统的软件设计可以采用通用的可视化编程语言,如Visual C++、Visual Basic、Delphi等,但更为方便高效的还是专用的虚拟仪器软件开发平台,如美国国家仪器公司(National Instruments,NI)的Lab2 VIEW、LabW indows/C VI,惠普公司的VEE等,而其中首推NI公司的图形化编程语言LabVIEW。 1　LabVIEW的功能及特点 LabVIEW是NI公司推出的一种虚拟仪器软件开发平台,自1986年正式推出,经过短短不到15年的时间,已经发展到以最新板本LabVIEW611为核心,包括控制与仿真、高级数字信号处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等众多附加软件包,运行于W indows NT/98、Linux、M acintosh、Sun和HP-UX等多种平台的工业标准软件开发环境。 LabVIEW在包括航空航天、通信、汽车、半导体和生物医学等众多领域内得到了广泛的应用。其最大的特色是采用编译型图形化编程语言———G语言(G raph2 Pro gramm ing),即用户设计好程序的大体框架后,如同画流程图一般,只需将系统提供的各种图形化功能模块连接起来,就可得到所需的应用软件。LabVIEW中的程序称为VI(virtual instruments),每个VI都由前面板和框图程序以及图标/连接端口三部分组成。 除了具备其它编程语言所提供的常规函数功能外,LabVIEW内部还集成了大量的生成图形界面的模板,如各种表头、旋钮、开关、LE D指示灯、图表等;丰富实用的数值分析、信号处理功能,如FFT变换、各种滤波器、信号发生器等;以及对RS-232、G PI B、VXI、数据采集板卡、网络等多种硬件的设备驱动功能,并免费提供数十家世界知名仪器厂商的几百种源码级仪器驱动,大大方便和简化了用户的设计开发工作。Lab2 VIEW使得过去繁琐、枯燥的软件开发变得简单、方便,尤其适合不熟悉传统文本编程语言(如C、BASIC等)的工程技术人员,被誉为工程师和科学家的语言。 但是,在大型的系统测试和仿真过程中,需要软件进行一些很复杂的数值计算时,LabVIEW的图形化编程语言就显得力不从心,M atlab是一种常用的高效率数学运算工具,它建立在向量、数组和复数矩阵的基础上,使用方便,将它和LabVIEW有机地结合起来会大大减少编程的工作量,提高编程效率。本文通过求解一常微分方程初值问题的例子,介绍了两种编程语言的接口方法。 2　在LabVIEW中调用Matlab语言的方法在测试系统设计和软件开发过程中,数学分析与信号处理是两个不可缺少的重要内容。LabVIEW将数据采集和测试分析中常用的数学和信号分析算法程序集成在一起,提供了先进的数学和信号分析环境,所有的数学分析节点都集中在M athematics子模板中。在此模板中有一M atlab Script节点,利用此节点就可以实现在LabVIEW中对M atlab语言的调用。下面通过具体例子介绍调用方法。举例如下: 用Runge2K utta法计算下列微分方程的解(初值问题): y′=-50y+50x2+2x　,　0≤x≤1 y(0)=1 2.1　编制M文件 启动M atlab610,利用其M文件编辑器编写M文件如下: function y=ff2(x,y) y=-50?y+50?x?x+2?x; 35 LabVIEW与M atlab接口的方法　陈金平

能控性和能观性

第五章能控性和能观性 5－1 离散时间系统的可控性 定义设单输入n阶线性定常离散系统状态方程为： ……………………………………………………………（5－1） 其中 X(k)__n维状态向量； u(k) __1维输入向量； G__n×n系统矩阵； h__n×1输入矩阵； 如果存在有限步的控制信号序列u(k)，u(k+1)，…，u(N-1)，使得系统第k步上的状态X(k) 能在第N步到达零状态，即X(N)＝0，其中N是大于k的有限正整数，那么就说系统第k步上的状态X(k)是能控的；如果第k步上的所有状态都能控，则称系统（5－1）在第k步上是完全能控的。进一步，如果系统的每一步都是可控的，那么称系统（5－1）完全可控，或称系统为能控系统。 定理1单输入n阶离散系统（5－1）能控的充要条件是，能控判别阵： 的秩等于n，即：

……………………………………（5－2） 【证】：因为系统为一线性系统，不妨设系统从任一初态X(0)开始，在第n步转移到零状态，即X(n)=0。根据离散状态方程的解： ……………………………………………………（5－3） 因为X(n)＝0，所以： 写成矢量形式： …………………………………（5－4） 从线性代数知识可知，上式中对于任意的初始状态X(0)，要求都存在一组控制序列u(0)，u(1)，…，u(n-1)的充要条件是阶系数矩阵 满秩，即

【例5－1】设离散系统状态方程为： 判断系统的可控性。 解： M是一方阵，其行列式为： 所以系统能控判别阵满秩，系统可控。 定理2考虑多输入离散系统情况，假如线性定常离散系统状态方程为： ………………………………………………………（5－5） 其中X为阶矢量，U为阶矢量，G为阶矩阵，H为n×r阶能控矩阵。那么离散系统（5－5）能控的充要条件是：能控判别阵 的秩等于n。 （证略）。

Matlab编程以及接口

Matlab编程的初步知识： 1.M脚本文件 Matlab命令集合； 无需输入和输出变量； 与其它脚本文件之间变量透明，即共同使用Matlab的工作空间。 比如 例1： x = (1:10); y =sin(x); plot(x,y) 例2： A = magic (4); B = A'; [C,D = xtimesAB(A,B); 2.函数 同样也是完成具体任务的指令集合，但是用一个名字封装起来，变量对外不透明，需要借助输入变量提供数据，输出变量给出结果。执行完毕后，所用的内存全部释放给Matlab。这样的命令集合体称为函数，封装的名字称为函数名，输入变量和输出变量在函数名前后指定。比如例2的xtimesAB(A,B)定义如下： function [C,D] =xtimesAB(A,B) % % This function can tell the products of e-e and V-C % C = A.*B; D = A*B; end 其中，函数名为xtimesAB，输入变量为A,B；输出变量为C,D。函数名下面%开头的部分为注释内容。在Matlab环境下，可以通过help xtimesAB来显示。 还有一种简单的函数，即inline函数，其特点是随用随定义。比如 1.>> myfun = ‘1+log(r) ‘; 2.>> myfuni=inline(myfun,’r’) 3.>>a=feval(myfuni,10) 4.结果a = 3.3026

我们用得最多的，就是像xtimesAB这样的M函数。与上面这个inline函数对应的M函数为 function y=myfun(r) y=1+log(r); 该函数结尾不含有end，即Matlab不要求必须有end。 使用时，在Matlab命令环境下，直接书写函数名，并给出输入变量，即可以工作。但需要注意的是，Matlab调用的是文件名而不是函数名。但一般两者取一样的名字。因此，关键是文件名。 M函数的流程控制简介如下： I. 循环 5.while a)while condition b)命令语句 c)end 6.for a)for i=1:n b)语句 c)end ii.条件 1.if a)if condition 1 b)语句 c)elseif condition2 d)语句 e)else f)语句 g)end 2.switch a)switch 表达式 b)case case1 c)语句 d)case case2 e)语句 f)otherwise g)语句 h)End iii.跳过：continue iv.跳出：break

(整理)控制系统的能控性和能观测性

第三章 控制系统的能控性和能观测性 3-1能控性及其判据 一：能控性概念 定义：线性定常系统(A,B,C)，对任意给定的一个初始状态x(t 0)，如果在t 1> t 0的有限时间区间[t 0,t 1]内，存在一个无约束的控制矢量u(t)，使x(t 1)=0，则称系统是状态完全能控的，简称系统是能控的。 可见系统的能控性反映了控制矢量u(t)对系统状态的控制性质,与系统的内部结构和参数有关。 二：线性定常系统能控性判据 设系统动态方程为： x 2不能控 y 2则系统不能控 ，若2121,C C R R ==?? ?+=+=Du Cx y Bu Ax x

设初始时刻为t 0=0，对于任意的初始状态x(t 0)，有： 根据系统能控性定义，令x(t f )=0，得： 即： 由凯莱-哈密尔顿定理： 令 上式变为： 对于任意x(0),上式有解的充分必要条件是Q C 满秩。 判据1：线性定常系统状态完全能控的充分必要条件是： ?-+=f t f f f d Bu t x t t x 0)()()0()()(τττφφ??---=--=-f f t f f t f f d Bu t t d Bu t t x 0 1)()()()()()()0(τ ττφφτττφφ?--=f t d Bu x 0)()()0(τττφ∑-=-==-1 )()(n k k k A A e τατφτ ∑??∑-=-=-=-=1 01 )()()()()0(n k t k k t n k k k f f d u B A d Bu A x τ τταττταk t k u d u f =? )()(ττταU Q u u u u B A B A AB B Bu A x c k n n k k k -=???? ? ?? ?????????-=-=--=∑ 321121 ],,,[)0(

MAtlab7.0.4接口完整详细解释并给出多种简易示例

Matlab7.0.4 接口连接说明。PSCAD使用的4.2.1教育版，网络版。 对于大小写的要求，对于系统的变量需要正常的大小写。用户自定义的不需要注意。 切记：每个有MA TLAB的工程都需要设置一下链接，那个勾一定要勾上啊，害了我几天。否则会报错的。如下： 不勾就会报错： 下面的两个设置是一次设置就可以保存的。 1.设置fortran编译器，不能使用GUN编译器，因为它只能用在fortran77中，我用的下面的版本。VF6.6专业版。

在PSCAD中如下设置:

2.设置MA TLAB，对于7.0.4已经可以正常运行。

3.PSCAD系统设置完成后，就可以建case了，开始加模块了。下面是我做的一个简单测试模块。单输入单输出。已成功运行。 testmat1.m :文件如下： function [I1]=testIO(in1)

I1=in1; 模块的制作如下： 首先建立一个模块，这个就自己建了。 上面的三个参数是可以自己改的， 第一个参数是m函数的文件名。 第二个参数是相对路径，即m函数所在的文件夹名，建议仿系统示例目录形式。

第三个参数是不一定需要的。前面两个参数主要是用于调用m函数，表示路径和文件名。 下面是编写的脚本文件，是在DSDYN中。 #STORAGE REAL:2 #LOCAL INTEGER I_CNT STORF(NSTORF) = $INPUT CALL MLAB_INT("%:Dir\$Path", "$Name", "R" , "R") $OUTPUT = STORF(NSTORF+1) NSTORF = NSTORF + 2 联合数组多输入多输出： 首先建立一个INPUT，一个OUTPUT，可以是多维的，下面是一个2维输入输出。注意，这里只有一个变量，使用数组表示，此数组下标是从1开始的。在m文件中也是使用数组。 在main中使用数据组合和分离器。

实验三 利用Matlab分析能控性和能观性

实验三利用Matlab分析能控性和能观性 实验目的：熟练掌握利用Matlab中相关函数分析系统能控能观性、求取两种标准型、系统的结构分解的方法。 实验内容： 1、能控性与能观性分析中常用的有关Matlab函数有： Size(a,b) 获取矩阵的行和列的数目 Ctrb(a,b) 求取系统能控性判别矩阵 Obsv(a,c) 求取能观性判别矩阵 Rank(t) 求取矩阵的秩 Inv(t) 求矩阵的逆 [abar,bbar,cbar,t,k]=ctrbf(a,b,c) 对系统按能控性分解，t为变换阵，k为各子系统的秩[abar,bbar,cbar,t,k]=obsvf(a,b,c) 对系统按能观性分解 2、利用Matlab判定系统能控性和能观性 A、求取判别矩阵的秩，而判别矩阵可用两种方法得到： M=ctrb(a,b) 或者M=[b,a*b,a^2*b,……] B、将系统变换为对角线型或者约当标准型，根据结果直接判断。化为标准型可以使用第 一次实验中介绍的ss2ss、canon等函数。 3、化为能控标准型和能观标准型 如：>> a=[1 0 1;0 1 0;1 0 0]; >> b=[0 1 1]'; >> c=[1 1 0]; >> m=ctrb(a,b) m = 0 1 1 1 1 1 1 0 1 >> n=length(a);tc1=eye(n);tc2=eye(n); >> tc1(:,1)=m(:,3) tc1 = 1 0 0 1 1 0 1 0 1 >> tc1(:,2)=m(:,2) tc1 = 1 1 0 1 1 0 1 0 1

>> tc1(:,3)=m(:,1) tc1 = 1 1 0 1 1 1 1 0 1 >> qc=rank(m) qc = 3 >> den=poly(a) den = 1.0000 - 2.0000 0.0000 1.0000 >> tc2(2,1)=den(2) tc2 = 1 0 0 -2 1 0 0 0 1 >> tc2(3,2)=den(2);tc2(3,1)=den(3) tc2 = 1.0000 0 0 -2.0000 1.0000 0 0.0000 -2.0000 1.0000 >> tc3=tc1*tc2;tc4=inv(tc3); >> a1=tc4*a*tc3 a1 = -0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0 1.0000 -1.0000 0.0000 2.0000 >> b1=tc4*b b1 = 0.0000 1.0000 >> c1=c*tc3 c1 = -2.0000 0 1.0000 参照该例，掌握其他标准型的求解办法。 4、系统的结构分解 A 、 找到变换矩阵c R 或者o R ，利用线性变换进行结构分解。

wind量化MATLAB接口功能

MATLAB接口主要功能是读取数据并且支持一些基本的函数运算。 1. windmatlab 创建windmatlab数据提取对象； 比如w=windmatlab，即可创建w对象句柄。 help windmatlab，即可查看windmatlab各类接口命令说明。 2. menu 用来显示wind数据向导工具条，也可以指定只显示特定的向导窗体。 比如w.menu(‘wsd’),即只显示wsd向导窗体。 查看menu说明，可以输入help windmatlab/menu 3. isconnected 用来确定创建的wind data object对象是否成功登陆。 比如x=isconnected(w),即判断wind对象w是否已经登陆成功。 4. cancelRequest 可以根据创建的数据请求id，取消数据请求。 比如你订阅了实时数据，返回reqid，那么想取消订阅，则可以通过如下命令行： w.cancelRequest(reqid) 5. wsd 返回选定证券品种的历史序列数据,包括日间的行情数据，基本面数据以及技术数据指标。 [data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wsd(windCodes,windFields,startTime,endTime,v arargin) 其中，Data返回序列数据结果集。 Codes返回提取数据的WindCode代码。 Fields返回提取的指标名。 Times返回时间序列。 errorID返回错误ID号。 reqID返回请求ID号。

6. wsi 返回指定品种的日内分钟K线数据，包含历史和当天，分钟周期可以指定，技术指标参数可以自定义设置； [data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wsi(windCodes,windFields,startTime,endTime,va rargin) 7. wst 返回日内盘口买卖十档快照数据和分时成交数据； [data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wst(windCodes,windFields,startTime,endTime,va rargin) 8. wss 返回指定品种的历史截面数据，比如取沪深300只股票的2012年3季度的净利润财务指标数据；[data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wss(windCodes,windFields,varargin) 9. wsq 可以返回当天实时指标数据，数据可以一次性请求，也可以通过订阅的方式获取当日实时行情数据； ?一次性请求实时行情数据： [data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wsq(windCodes,windFields) ?订阅实时行情数据： [data,codes,fields,times,errorid,reqid] = w.wsq(windCodes,windFields,callback) 其中callback为回调函数，用来指定实时指标触发时执行相应的回调函数； 10. wset 返回数据集，包括板块成分、指数成分、ETF申赎成分信息、分级基金明细、融资标的、融券标的、融资融券担保品、回购担保品、停牌股票、复牌股票、分红送转。参数设置为起止日期、板块名称等。[data,codes,fields,times,errorid,reqid]=w.wset(windCodes windFields, varargin) 注意：wset、wpf、tdays、tdaysoffset、tday函数第二个与第四个输出变量没有实际意义，仅仅是为了保持与wsd、wss、wst、wsq函数输出格式的统一性。

Matlab_Simulink_接口

?IMAGINE SA 1998-2006 AME_INT2 Matlab ?& Simulink ?接口 法国伊梦镜公司上海代表处

2 ?IMAGINE SA 1998-2006 内容 ?Matlab ??AMESim ?: 采用预定义的M 文件从Matlab 中控制AMESim ?将状态空间矩阵输入至AMESim 中 ?AMESim ?→Simulink ?-S-函数: 将 AMESim 模型输入至Simulink 环境中 ?AMESim ?→Simulink ?-共仿真: AMESim 和Simulink 的共仿真

3 ?IMAGINE SA 1998-2006 9从Matlab 中采用M 文件控制AMESim 9S-函数9共仿真 AMESim ?–Matlab ?& Simulink ?接口 Use Ode15s to run this model AMESim-Simulink Standard Interface Sine entry applied to the system Xp Signal Generator for valve opening xp p1 p2 rpm sv AMESim: slink_ S-Function P2 P1 1450Constant for Pump Speed Rod displacement Pressure @ port 1 Pressure @ port 2 slink.ame

4 ?IMAGINE SA 1998-2006 Matlab ??AMESim ??AMESim ??Matlab ? 9将AMESim 的仿真结果输入至Matlab 中用于特殊的后处理 9互换传递函数(雅可比Jacobian 矩阵)9在Matlab 中获取AMESim 的参数9从Matlab 中修改AMESim 参数 9从Matlab 中修改AMESim 仿真运行参数9从Matlab 中运行AMESim 模型 ?可以从Matlab 中完全控制AMESim 仿真，例如从Matlab 中定义批处理运行或者在Matlab 中定义优化方案（除了AMESim 内置的优化功能之外）

线性控制系统的能控性和能观性

第三章 线性控制系统的能控性和能观性 注明：*为选做题 3-1 判别下列系统的能控性与能观性。系统中a,b,c,d 的取值对能控性与能观性是否有关，若有关其取值条件如何？ （1）系统如图所示。 题3-1（1）图 系统模拟结构图 （2）系统如图所示。 题3-1（2）图 系统模拟结构图 （3）系统如下式： 1122331122311021010000200000x x x a u x x b x x y c d x y x ?????-?????? ? ??? ? ?=-+ ??? ? ? ??? ? ?-?????? ??? ?????? ?= ? ? ????? ??? 3-2* 时不变系统：

311113111111x x u y x ? -????=+ ? ?-??????= ?-?? 试用两种方法判别其能控性与能观性。 3-3 确定使下列系统为状态完全能控和状态完全能观的待定常数,i i αβ。 （1）0∑()1201,,1101A b C αα????===- ? ????? （2） ()230021103,,001014A b C ββ???? ? ?=-== ? ? ? ?-???? 3-4* 线形系统的传递函数为： ()()32102718 y s s a u s s s s +=+++ （1）试确定a 的取值，使系统为不能控或不能观的。 （2）在上述a 的取值下，求使系统为能控状态空间表达式。 （3）在上述a 的取值下，求使系统为能观的状态空间表达式。 3-5* 试证明对于单输入的离散时间定常系统(,)T G h =∑，只要它是完全能控 的，那么对于任意给定的非零初始状态0x ，都可以在不超过n 个采样周期的时间内，转移到状态空间的原点。 3-6 已知系统的微分方程为： 61166y y y y u ?????? +++= 试写出其对偶系统的状态空间表达式及其传递函数。 3-7 已知能控系统的状态方程A,b 阵为： 121,341A b -????== ? ????? 试将该状态方程变换为能控标准型。 3-8已知能观系统的状态方程A,b ，C 阵为： ()112,,11111A b C -????===- ? ????? 试将该状态空间表达式变换为能观标准型。 3-9 已知系统的传递函数为： 2268()43 s s W s s s ++=++

能控性及能观测性

第三章：控制系统的能控性及能观测性(第五讲) 内容介绍： 能控性和能观测性定义、判据、对偶关系、标准型、结构分解。 能控性和能观测性是现代控制理论中最基本概念， 是回答：“输入能否控制状态的变化”及 “状态的变化能否由输出反映出来”这样两个问题。 换句话说，能控性是“能否找到一向量u(t)有效控制x(t)变化”。 能观测性问题是：“能否通过输出y(t)观测到状态的变化。” 一、能控性定义及判据 给出一个多变量系统（多输入、多输出） 若系统G(s)在适当的控制u(t)作用下，每个状态都受影响，亦在有限的时间内能使系 统G 由任意初始状态转移到零状态，或者说在有限的时间内能使系统由零状态转移到任意指定状态。 这说明： 输入对状态的控制能力强，反之若 G 的某一状态根本不受影响，那么在有限时间内就 无法利用控制使这个状态变量发生变化。说明输入对状态控制能力差。 可见：反映输入对状态控制能力的概念是能控性概念。 1． 定义：若对系统，在时刻的任意状态x()都存在一个有限的时间区间（ ξ t t ,0）（0 t t ?ξ） 和定义在 []ξ t ,t 0上适当的控制u(t),使在u(t)作用下x()=0。 则称系统在时刻是状态能控的。 如果系统在有定义的时间区域上的每一时刻都能控，称系统为完全能控。 ()x u x 01011012=??? ? ??+???? ??-=考查能控性？ 状态变量图（信号流图）： y 2 由于u 的作用只影响不影响，故()t x 2为不能控。 某一状态不能控，则称系统不能控。 2．判据： u 1 ： y 1 ：

对线性定常系统=Ax+Bu ， 若对某一时刻能控，则称系统完全能控。 设： p 输出 n n A *、p n B *、n m C * 给出一定理： 由=Ax+Bu 所描述的系统是状态完全能控的必要且充分条件为 下列n ×np 阵的秩等于n 。 =B AB ……B A n 1 -称为能控性阵。 换言之：系统的状态完全能控的必要且充分的条件是能控性阵的秩为n 。 定理证明可参考书。 状态完全能控称“（A ，B ）能控” 例： u x x ???? ??-+???? ??--=42314310 224310 ?? ??? ??--=A 则系统为二阶 ，n=2 B AB ……B A n 1 -=????? ?-AB )B (4231=??? ???---7114342 3 1 rankB AB]=2=n 4 231 ≠-有二阶子式 秩的确定：最高阶不为0子式的阶次 可知：系统的状态能控，称（A ，B ）能控 信号流图： 顺便： 计算的行数小于列数的矩阵的秩时，应用下列关系较方便： rank()=rank(T c c Q Q )T c c Q Q 为方阵其秩计算较简单。 利用判定能控性方法被广泛采用。 新出现的PBH 秩检验法也可用于能控性判别。 =Ax+Bu y=cx

MATLAB 应用程序接口API

MATLAB中的应用程序接口API 前面章节主要叙述MATLAB自身的各种功能和使用方法。作为优秀软件，MATLAB不仅自身功能强大、环境友善、能十分有效地处理各种科学和工程问题，而且具有极好的开放性。这开放性表现在两方面：一，MATLAB适应各科学、专业研究的需要，提供了各种专业性的工具包；二，MATLAB为实现与外部应用程序的“无缝”结合，提供了专门的应用程序接口API。遵循本书“淡化专业，面向通用”的宗旨，本章将集中阐述MATLAB的应用程序接口。本章分五节，各节内容简述如下。 第12.1节集中介绍：如何编写C MEX源码程序，也就是如何为现有的C程序编写接口程序，使之成为MATLAB函数文件；运用这种技术，读者可以把积累的优秀C程序改造成可在MATLAB中方便调用的指令。 第12.2节用于演示：如何编写产生MAT数据文件的C源码程序。读者通过算例入门，就不难借助MAT文件实现MATLAB与外部应用程序的数据交换。 第12.3节围绕MATLAB引擎技术展开。借助这种技术，前台可以是各种外部应用程序编写的界面，而后台计算则可完全交由MATLAB进行。 第12.4节用三个算例来说明如何应用ActiveX实现MATLAB与外部应用程序的通信。在第一个算例中，MATLAB用作为客户，服务器是Excel。在后两个算例中，服务器是MATLAB，而客户是PowerPoint。由此产生的PPT文件，可以在放映过程中，实时地进行MATLAB调用。 第12.5节的内容是：如何借助DDE技术在MATLAB与其他外部程序间进行通信。该节的一个算例演示：VB制作的界面如何借助DDE建立的对话通道调用服务器MATLAB进行计算和显示结果图形。而另一个算例则演示：MATLAB如何以客户身份与服务器Excel建立DDE“热连接”，使MATLAB图形实时地跟随电子表格数据的改变而变化。 值得指出：MATLAB6.0, 6.1版用于API的（MEX、MAT、及引擎）库函数许多已经被废止。本章内容是根据MATLAB6.5编写的。 12.1C语言MEX文件的编写 12.1.1关于MEX文件的一般性说明 12.1.2MEX文件中的MATLAB数据 A=['abcd';'1234';'ABCD'] A = abcd 1234 ABCD

现代控制理论基础_周军_第三章能控性和能观测性

3.1 线性定常系统的能控性 线性系统的能控性和能观测性概念是卡尔曼在1960年首先提出来的。当系统用状态空间描述以后，能控性、能观测性成为线性系统的一个重要结构特性。这是由于系统需用状态方程和输出方程两个方程来描述输入-输出关系，状态作为被控量，输出量仅是状态的线性组合，于是有“能否找到使任意初态转移到任意终态的控制量”的问题，即能控性问题。并非所有状态都受输入量的控制，有时只存在使任意初态转移到确定终态而不是任意终态的控制。还有“能否由测量到的由状态分量线性组合起来的输出量来确定出各状态分量”的问题，即能观测性问题。并非所有状态分量都可由其线性组合起来的输出测量值来确定。能控性、能观测性在现代控制系统的分析综合中占有很重要的地位，也是许多最优控制、最优估计问题的解的存在条件，本章主要介绍能控性、能观测性与状态 空间结构的关系。 第一节线性定常系统的能控性 能控性分为状态能控性、输出能控性（如不特别指明便泛指状态能控性）。状态能控性问题只与状态方程有关，下面对定常离散系统、定常连续系统分别进行研究（各自又包含单输入与多输入两种情况）： 一、离散系统的状态可控性 引例设单输入离散状态方程为： 初始状态为： 用递推法可解得状态序列：

可看出状态变量只能在+1或-1之间周期变化，不受的控制，不能从 初态转移到任意给定的状态，以致影响状态向量也不能在作用下转移成任意给定的状态向量。系统中只要有一个状态变量不受控制， 便称作状态不完全可控，简称不可控。可控性与系统矩阵及输入矩阵密切相关，是系统的一种固有特性。下面来进行一般分析。 设单输入离散系统状态方程为： (3-1) 式中，为维状态向量；为纯量，且在区间是常数，其 幅值不受约束；为维非奇异矩阵，为系统矩阵；为维输入矩 阵：表示离散瞬时，为采样周期。 初始状态任意给定，设为；终端状态任意给定，设为，为研究方 便，且不失一般性地假定。 单输入离散系统状态可控性定义如 下：

指导书系统能控性与能观性分析

实验六 系统能控性与能观性分析 一、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。 二、实验设备 同实验一。 三、实验内容 1. 线性系统能控性实验; 2. 线性系统能观性实验。 四、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。 对于图6-1所示的电路系统，设i L 和u c 分别为系统的两个状态变量，如果电桥中 4 3 21R R R R ≠，则输入电压u 能控制i L 和u c 状态变量的变化，此时，状态是能控的；状态变量i L 与u c 有耦合关系，输出u c 中含有i L 的信息，因此对u c 的检测能确定i L 。即系统能观的。 反之，当 4 3 21R R ＝R R 时，电桥中的c 点和d 点的电位始终相等， u c 不受输入u 的控制，u 只能改变i L 的大小，故系统不能控；由于输出u c 和状态变量i L 没有耦合关系，故u c 的检测不能确定i L ，即系统不能观。 1.1 当4 321R R R R ≠时 u L u i R R R R C R R R R R R R R L R R R R R R C R R R R R R R R L u i C L C L ??? ? ? ??+???? ??????????+++-+-+- ??+-+-+++-=???? ??01)11(1)(1) (1)( 143214343212 14342124343212 1 (6-1) y=u c =[0 1] ??? ? ? ??c L u i (6-2) 由上式可简写为 bu Ax x += cx y = 式中???? ??=C L u i x ???? ? ?? +++-+- +- ? ?+-+-+++-=)11(1)( 1)(1)(14321434 32121434212 4343212 1R R R R C R R R R R R R R L R R R R R R C R R R R R R R R L A