状态空间方程系统建模

最新推荐文章于 2025-04-24 15:42:51 发布
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分类专栏： 动态系统建模 文章标签： matlab 算法
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本文以质量弹簧阻尼系统为例，介绍了如何使用MATLAB建立状态空间方程。通过定义质量m、弹簧常数k和阻尼系数b，设置状态变量z1(t)和z2(t)，构建了系统矩阵A、B、C、D，并利用MATLAB的ss函数创建了状态空间模型，展示了一个单输入单输出（SISO）系统的建模过程。

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以质量弹簧阻尼系统为例，它的动态微分方程之前提到过为，

 

令此系统的输入等于外力，系统的输出等于位移。

现代控制理论使用状态空间方程的表达方式。

状态空间——一个集合，输入、输出及状态变量，用一系列一阶方程表达出来。

对于本例，取两个状态变量z1(t)和z2(t)，

 

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状态空间方程 - MATLAB举例
Supernova_Jun的博客
05-11 2144
从上述输出结果可以看出，两个不同状态表述的状态空间方程对应的传递函数是一样的，也即，两者表述的都是同一个系统，只是不同的表示形式而已。当我们对状态空间方程进行对角化时，我们实际上是在进行相似变换。着上篇关于状态空间方程的介绍，今天我们使用MATLAB来举个例子。首先要问，这个传递函数是怎么得到的呢？
基于状态空间的建模过程
weixin_30908649的博客
05-14 484
我们得到的矩阵 A = [0 1 0 0; 　　30.0503 0 0 2.9156; 　　0 0 0 1; 　　-0.5117 0 0 -1.0015] B = [0; 　　-2.4614; 　　0; 　　0.8455] C = [1 0 0 0; 　　0 0 1 0] D =0 建模前我们先讨论下，ABCD分别是什么，怎么计算出来： 我们可以写成状态方程： 　　　...
MATLAB状态方程与状态空间模型实战解析
weixin_42509720的博客
04-24 879
在现代控制理论中，状态方程提供了一种描述动态系统演变的数学框架。状态空间模型则是用以表示动态系统的数学模型，它基于系统的当前状态和输入，描述了系统未来状态的变化规律。形式上，状态空间模型由一系列微分方程或差分方程组成，用以描述系统输入、状态变量、输出之间的关系。本章将详细介绍状态方程和状态空间模型的基础知识，为后续在MATLAB中进行具体应用打下坚实的基础。系统矩阵A是描述系统内部动态的核心矩阵，其维度为n×n，n为系统状态的数量。矩阵A的每一项都代表了系统状态之间的相互作用。
自动控制原理实验三——状态空间建模与分析
竹夭公子的博客
07-16 2930
根据系统的传递函数及状态空间模型，记录相关变量的变化过程 飞机的纵向扰动运动方程为： （1）根据飞机纵向扰动运动方程计算俯仰角速度与升降舵偏转角的传递函数，俯仰角与升降舵偏转角的传递函数。 A = [-0.045 1.93 0 -9.8; -0.007 -2.02 1 0; 0.0062 -6.97 -2.948 0; 0 0 1 0]; B = [0;-0.16;-11.87;0]; C = eye(4); D = zeros(4,1); [num,den] = ss2tf(A,B,C,D,1) .
matlab状态空间程序,实验四用MATLAB求解状态空间模型
weixin_28923083的博客
03-16 2907
《实验四用MATLAB求解状态空间模型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验四用MATLAB求解状态空间模型(3页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、实验四 用MATLAB求解状态空间模型1、实验设备 MATLAB软件2、实验目的 学习线性定常连续系统的状态空间模型求解、掌握MATLAB中关于求解该模型的主要函数； 通过编程、上机调试，进行求解。 3、实验原理说明 Matlab提供了非常丰富的线...
时变、状态空间系统
chrip的博客
07-06 552
close all; clc; clear; %% %%系统%% m1=1;m2=2; c1=0.01;c2=0.02; k1=1000;k2=2000; M=[m1,0;0,m2]; for Theta=1:10 tau=5Theta c1=0.01+0.01tau/600 c2=0.01+0.01tau/600 for i=1:5 C{(Theta-1)5+i}=[c1,0;0,c2]; end end K=[k1,-k1;-k1,k1+k2]; n=size(M,1); %% %%生成状态空间系统%%
基于状态空间方程的预测控制程序,系统的状态空间方程,matlab
09-10
总的来说，基于状态空间方程的预测控制是现代控制理论的重要组成部分，它结合了数学建模和优化技术，使得复杂系统的控制变得更加灵活和高效。在MATLAB环境下，通过编写和运行相应的代码，我们可以实现这一先进控制...
二自由度整车模型：状态空间方程与微分方程建模方式详解及车辆状态分析
最新发布
05-07
内容概要：本文详细介绍了如何使用Python进行二自由度整车模型的状态空间方程和微分方程建模。首先，通过定义VehicleModel类，实现了状态空间方程的构建，展示了如何调整车辆参数如质量、轴距、侧偏刚度等对车辆动力...
状态空间方程使用matlab算法求解.rar
01-03
状态空间方程是控制系统理论中的基础概念，用于描述系统动态行为的一种数学模型。在MATLAB环境中，我们可以方便地建立、求解和分析这些方程。本资料包涉及到的知识点包括MATLAB编程、状态空间表达式、SIMULINK仿真...
汽车工程中基于Python的二自由度整车模型的状态空间与微分方程建模及应用
03-31
内容概要：本文详细介绍了如何利用Python进行二自由度整车模型的建模，主要涵盖状态空间方程和微分方程两种方法。首先定义了一个VehicleModel类，用于初始化车辆的基本参数并构建状态空间矩阵，解释了各个参数的意义...
【状态空间】经典例题讲解
weixin_42596089的博客
03-31 2292
状态空间常记为三元组：<S，F，G>。其中，S为初始状态的集合，F为操作的集合，G为目标状态的集合。问题的状态空间图是一个描述该问题全部可能的状态及相互关系的有向图。如考虑操作的代价，状态空间图就是一个赋值有向图。
系统状态空间模型c语言,过程系统状态空间统计模型和化工过程监测
weixin_36242516的博客
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摘要：过程监测是计算机集成过程系统的一个重要组成部分,为保证生产安全和品质稳定所必需;过程建模是过程监测的核心问题,建模的可行性和模型的有效性是一对矛盾.本文从过程描述的基本原理出发,采用系统集中参数策略对过程进行描述,提出了过程统计状态变量概念及其判定准则;通过建立过程统计状态空间理论结合系统盲辨识算法,实现了对过程系统的合理有效监测,使过程建模的矛盾得到了统一.通过典型的过程控制和监测案例(T...
MATLAB——连续及离散状态空间模型的建立
老干妈拌雪梨喂张学友的博客
01-07 6569
1、连续状态空间模型建立ss(A,B,C,D) 2、离散状态空间模型建立ss(A,B,C,D,Ts)
控制建模matlab练习02：状态空间方程系统
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04-17 2841
在matlab中表示和建模状态空间方程系统
0.2 控制系统的状态空间表示法
weixin_40614311的博客
03-07 5316
状态空间表达的必要性 经典控制理论将控制系统当作一个黑匣子，而现代控制理论引入反映系统内部状态变化的状态变量构建系统输入和输出的关系 2.1. 状态空间表示法的定义 这里的ici_cic​是不必要的，因为可以由ucu_cuc​表示 相互独立是指线性无关，电感和电容是储能元件、电阻是耗能原件 可以给出系统的稳定域，观察系统状态轨迹与稳定域边界的距离判断系统的稳定性 状态方程描述了输入与...
状态空间模型（Matlab实现）
PixelEnigma的博客
09-10 2794
通过以上的介绍和示例代码，我们可以看到如何使用Matlab创建和操作状态空间模型。状态空间模型在控制系统设计、系统辨识和信号处理等领域中具有广泛的应用，Matlab提供了丰富的工具和函数来支持状态空间模型的建模和分析。首先，我们需要定义系统的状态方程和输出方程。在上面的例子中，我们定义了一个二阶系统，然后使用ss函数创建了一个状态空间模型对象sys。上述代码中，我们使用step函数计算了系统的阶跃响应，并将结果存储在输出向量y中。其中，x是系统的状态向量，u是输入向量，y是输出向量。
状态空间方程
Supernova_Jun的博客
05-10 3468
这两个模型表示的是完全相同的系统，我们只是为状态向量选择了不同的坐标，不同的基础。从上述微分方程可以看出，系统的加速度是当前状态（位置）的方程，如果这一动态系统有初始能量，因为其状态和状态导数之间存在关系，它会一直持续运动。这样做的好处是，我们能够了解这些内部状态是如何变化和相互关联的，能量是如何移动的，我们还能使用线性代数的强大工具来分析和求解方程。如果我们通过分析系统的状态和其状态导数之间的关系来看能量变化，我们可以对系统的稳定性做出这样的判断：如果能量随着时间的推移而耗散，那么系统就是稳定的。
DataWhale Pandas数据分析 Task01：预备知识
weixin_43901191的博客
12-15 269
这里写自定义目录标题练习Ex1：利用列表推导式写矩阵乘法Ex2：更新矩阵Ex3：卡方统计量Ex4：改进矩阵计算的性能Ex5：连续整数的最大长度 练习 Ex1：利用列表推导式写矩阵乘法 一般的矩阵乘法根据公式，可以由三重循环写出： In [138]: M1 = np.random.rand(2,3) In [139]: M2 = np.random.rand(3,4) In [140]: res = np.empty((M1.shape[0],M2.shape[1])) In [141]: for i in
控制系统与仿真CAD（4）——传递函数与状态方程
qq_36892432的博客
10-16 1002
但是物理不可实现的系统如果强行写成上述状态方程的标准形式，会出现状态方程的矩阵不可逆的情况。为此，需要引入描述符系统，将物理不可实现的系统表示为描述符系统的形式。以上面例子中的2*2传递函数矩阵为例，如果想要调用右下角（第二行第二列）的分子分母，需要调用[num,den]=tfdata(G(2,2),'v')。BUT带时间延迟的模型在实际应用中，光有输入延迟和输出延迟是不够的，SO在MATLAB中还定义了一种带有内部延迟的系统。物理可实现，即系统的分子阶次不能高于系统的分母阶次。
根据状态方程matlab建模
09-22
根据提供的引用内容，根据状态方程进行MATLAB建模的方法如下： 1. 首先，确定系统的状态变量和输入变量。状态变量是描述系统状态的变量，而输入变量是影响系统行为的外部输入。 2. 然后，根据系统的物理特性和系统方程，建立系统的状态方程。状态方程可以用微分方程的形式表示，通常是一阶或高阶的线性微分方程。 3. 接下来，将状态方程转化为矩阵形式。常用的矩阵形式是所谓的“状态空间”表示法，其中状态方程被表示为矩阵乘法的形式。 4. 在MATLAB中，可以使用StateSpace函数来表示状态方程的矩阵形式。该函数的输入参数是状态方程的系数矩阵。例如，如果状态方程是一阶的，可以使用以下方式进行MATLAB建模： A = [a]; B = [b]; C = [c]; D = [d]; sys = ss(A, B, C, D); 其中，A是状态矩阵，B是输入矩阵，C是输出矩阵，D是直接通道矩阵。sys是StateSpace函数的输出结果，表示系统的状态空间模型。 5. 建立完状态空间模型后，可以使用MATLAB提供的各种函数进行系统分析和仿真。例如，可以使用step函数生成系统的阶跃响应，或使用impulse函数生成系统的冲击响应。
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