Математическая модель в пространстве состояний линейного стационарного объекта управления

C = [b0 b1 0 0 0]

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Вычисление матричной экспоненты

syms s t

MatrEx = simplify (vpa(ilaplace(inv(s*eye(5) - A)), 50))

% ------------------------------------------------------------------------%

RETURN = 1;

while R

ETURN == 1

disp('L - проблема моментов в пространстве вход-выход: 1')

disp('L - проблема моментов в пространстве состояний : 2')

reply = input('Выберете метод решения [1 или 2]: ', 's');

switch reply

case '1'

disp('L - проблема моментов в пространстве вход-выход')

% ------------------------L - проблема моментов---------------------------%

% ----------------------в пространстве вход-выход-------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Передаточная функция

W_obj_s = 1/(a5*s^5 + a4*s^4 + a3*s^3 + a2*s^2 + a1*s + a0);

% Полюса передаточной функции

polyusa_TF = roots([a5 a4 a3 a2 a1 a0]);

% ИПФ

K_t = simplify (vpa (ilaplace(1 / (a5*s^5 + a4*s^4 + a3*s^3 + .

a2*s^2 + a1*s + a0)),50))

% K_t = vpa(K_t,6)

% ------------------------------------------------------------------------%

% Составление матрицы Вронского

for i = 1 : poryadok

Matrix_Vron (i, 1) = diff (exp (polyusa_TF(1) *t), t, i - 1);

Matrix_Vron (i, 2) = diff (exp (polyusa_TF(2) *t), t, i - 1);

Matrix_Vron (i, 3) = diff (exp (real(polyusa_TF(3))*t) * .

cos(imag(polyusa_TF(3))*t), t, i - 1);

Matrix_Vron (i, 4) = diff (exp (real(polyusa_TF(4))*t) * .

sin(imag(polyusa_TF(4))*t), t, i - 1);

Matrix_Vron (i, 5) = diff (exp (polyusa_TF(5) *t), t, i - 1);

end

% Матрица Вронского при t = 0;

Matrix_Vron_t_0 = double(subs(Matrix_Vron,t,0));

% Матрица Вронского при t = T;

T = 3;

Matrix_Vron_t_T = double(subs(Matrix_Vron,t,T));

% vpa(Matrix_Vron_t_0,6)

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Определение неизвестных коэффициентов C

C_ = inv(Matrix_Vron_t_0) * X_0;

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Нахождение моментных функций

K_Tt_1 = subs (K_t,t, T - t);

K_Tt = diff (K_t);

K_Tt_2 = subs (K_Tt, t, T - t);

K_Ttt = diff (K_Tt);

K_Tt_3 = subs (K_Ttt, t, T - t);

K_Tttt = diff (K_Ttt);

K_Tt_4 = subs (K_Tttt, t, T - t);

K_Ttttt = diff (K_Tttt);

K_Tt_5 = subs (K_Ttttt, t, T - t);

h1_Tt = K_Tt_1

h2_Tt = K_Tt_2

h3_Tt = K_Tt_3

h4_Tt = K_Tt_4

h5_Tt = K_Tt_5

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Нахождение моментов

for i = 1 : poryadok

Matrix_a(i) = X_T(i) - C_' * Matrix_Vron_t_T(i,:)';

end

Matrix_a = Matrix_a'

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

RETURN = 2;

case '2'

disp('L - проблема моментов в пространстве состояний')

% ------------------------L - проблема моментов---------------------------%

% ----------------------в пространстве состояний--------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

Matr_Ex_T = subs(MatrEx, t, T);

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Нахождение моментов

for i = 1 : poryadok

Matrix_a(i) = X_T(i) - Matr_Ex_T(i,:) * X_0;

end

Matrix_a = Matrix_a'

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Нахождение моментных функций

Matr_Ex_Tt = subs(MatrEx, t, T - t);

h_Tt = vpa(expand(simplify(Matr_Ex_Tt * B)),50);

h1_Tt = h_Tt(1)

h2_Tt = h_Tt(2)

h3_Tt = h_Tt(3)

h4_Tt = h_Tt(4)

h5_Tt = h_Tt(5)

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

RETURN = 2;

otherwise

disp('Неизвестный метод.')

RETURN = 1;

end

end

% h1_Tt = vpa(h1_Tt,6)

% h2_Tt = vpa(h2_Tt,6)

% h3_Tt = vpa(h3_Tt,6)

% h4_Tt = vpa(h4_Tt,6)

% h5_Tt = vpa(h5_Tt,6)

% ------------------------------------------------------------------------%

% --------Нахождение управления и вычисление минимальной энергии----------%

% ------------------------------------------------------------------------%

syms ks1 ks2 ks3 ks4 ks5

% ------------------------------------------------------------------------%

% Формирование функционала

d_v_2 = vpa (simplify (int ((ks1*h1_Tt + ks2*h2_Tt + ks3*h3_Tt + .

ks4*h4_Tt + ks5*h5_Tt)^2, t, 0, T)), 50);

% Выражаем ks1 через остальные

ks1 = vpa ((1 - ks2*Matrix_a(2) - ks3*Matrix_a(3) - .

ks4*Matrix_a(4) - ks5*Matrix_a(5))/Matrix_a(1), 50);

% Подставляем в функционал ks1

d_v_2 = vpa (expand (subs (d_v_2, ks1)), 50);

% Находим частные производные по ksi

eq_1= diff(d_v_2, ks2);

eq_2= diff(d_v_2, ks3);

eq_3= diff(d_v_2, ks4);

eq_4= diff(d_v_2, ks5);

% Решаем СЛАУ относительно ksi

ksi= solve(eq_1, eq_2, eq_3, eq_4);

% Полученные значения ksi

ks2= double(ksi.ks2)

ks3= double(ksi.ks3)

ks4= double(ksi.ks4)

ks5= double(ksi.ks5)

ks1 = double(vpa ((1 -ks2*Matrix_a(2) -ks3*Matrix_a(3) -ks4*Matrix_a(4) - .

ks5*Matrix_a(5))/Matrix_a(1), 50))

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Проверка условия полученного результата

ks1*Matrix_a(1) + ks2*Matrix_a(2) + ks3*Matrix_a(3) + .

ks4*Matrix_a(4) + ks5*Matrix_a(5)

% ------------------------------------------------------------------------%

% ------------------------------------------------------------------------%

% Вычисление управления и минимальной энергии

d_v_2 = vpa (simplify (int ((ks1*h1_Tt + ks2*h2_Tt + ks3*h3_Tt + .

ks4*h4_Tt + ks5*h5_Tt)^2, t, 0, T)), 50)

% d_v_2 = double(d_v_2)

gamma_v_2 = 1/d_v_2

% gamma_v_2 = double(gamma_v_2)

u = vpa (expand(simplify(gamma_v_2 * (ks1*h1_Tt + ks2*h2_Tt + ks3*h3_Tt + .

ks4*h4_Tt + ks5*h5_Tt))), 50)

% u = vpa(u,6)

u_0 = subs(u,t,0)

u_T = subs(u,t,T)

ezplot(u, [0 T], 1)

 Скачать реферат