基于状态空间模型的经济分析_于艳萍

宏观经济学三大模型

宏观经济学三大模型 宏观经济学是一门十分复杂的学科,而且到今天为止宏观经济学也还在不停的发展,仍有许多问题存在争论。各个流派的经济学家对同一宏观现象的分析经常会有分歧,我们在学习解决一个宏观经济问题时会遇到各种各样的理论和模型,所以我们在学习宏观经济时就会十分 的纠结。 其实遇到复杂的问题时，我们需要做的就是把握住一条主脉络，掌握住主要的一条线索之后再去向里面填充各种分支的知识，就会避免混乱。 首先先来介绍一下宏观经济的常识。 必须要认识的人，凯恩斯。作为社会主义的接班人，最应该记住的就是凯恩斯，就是因为他 的理论，使得资本主义并没有像马克思说的那样“必将灭亡”，反而通过改进越来越好。 古典主义和凯恩斯主义的对立。亚当斯密认为，每个人在最求自己利益的时候，会促进社会福利的发展。所以古典主义认为政府对市场不应进行干预，通过大家逐利行为，社会的总供需自然而然会达到均衡。 其实无论是凯恩斯的政府调控还是古典主义的市场自动调节，都没有错。古典主义的理论从长期来看，市场的确会达到均衡产出和充分就业。但是凯恩斯的观点是“从长期看，我们都死了”。当经济出现波动时，市场机制是会自动调节，但是且不说过程十分漫长，在这个过 程中，大量的失业，会给人们带来极大的痛苦。可能真的等不到市场自动达到均衡的时候就 饿死了。我们通过资本主义社会十几年一次的经济危机就可以看出来，通过这种极端的方式来调节，其实就是场灾难。所以凯恩斯主张政府应该干预经济，在短时间内熨平经济波动， 主动调节市场使其达到均衡，从而使人们尽可能的免受波动的影响。 凯恩斯主义和古典主义的差别对比 古典主义 1、以供给为中心（萨伊定律） 2、价格、工资、利息具有自由伸缩性 3、市场自动出清 凯恩斯主义： 1、需求为中心 2、工资、价格刚性 3、市场非出清 下面开始正式分析宏观经济了 宏观经济关注的重要问题之一就是充分就业，而与充分就业水平有独特关联的是本期总产出 价值或国民收入水平。可以说凯恩斯宏观分析模式的焦点是国民收入水平的变动。而国民收

第八章 宏观计量经济学模型

第八章宏观计量经济学模型

第八章宏观计量经济学模型 一、内容提要 宏观经济模型在宏观总量水平上把握和反映经济运行的全面特征，研究宏观经济主要指标间的相互依存关系，描述国民经济和社会再生产过程各环节之间的联系。可用来进行宏观经济的结构分析、政策评价、决策研究和发展预测。本章主要讨论了宏观计量经济模型的设定理论，并对中西方宏观计量经济模型进行了综述。 本章学习的一个重点是宏观计量经济模型的设定理论。首先是宏观经济模型的分类，可以按建模方法分类，分为计量经济学模型、投入产出模型、优化模型、经济控制论模型、系统动力学模型等；可以按建模目的分类，分为预测模型、决策模型、专门模型；可以建模范围分类，分为国家模型、地区模型、国家间模型等；可以按时间长度分类，分为季度模型、年度模型和中长期模型等。其次讨论传统宏观计量经济模型的设定问题，包括基本设定理论与模型设定方法，前者涉及到从经济理论的提出，到模型的估计与检验

等方面的问题；后者主要讨论了从简单到复杂以及从一般到简单的两类建模方法。再次，从宏观经济环境、宏观经济决策方式、经济核算体系三个方面讨论了影响宏观计量经济模型设定的主要因素。最后讨论了模型的外生性程度的决定、分解性程度的决定以及建模的工作程序。 本章学习的另一个重点是对中西方宏观经济模型的综述。对西方国家的经济模型的发展历程、建立模型的经济理论、模型的规模、特征等方面进行了综述后，着重介绍了美国的一个小型宏观模型——Klein战争间模型与一个中型模型——Klein-Goldberger模型。对中国宏观计量经济模型主要讲述了发展历程与基本特征，并以两个中国不同时期的宏观计量模型为例，描述了模型的总体结构、主要模块的设立以及主要方程的建立及其特征。 二、习题 8-1．解释下列概念： 1)宏观计量经济模型 2)外生性程度

曼昆《宏观经济学》(第6、7版)笔记(第14章 一个总供给和总需求的动态模型)

曼昆《宏观经济学》（第6、7版） 第14章 一个总供给和总需求的动态模型 复习笔记 跨考网独家整理最全经济学考研真题，经济学考研课后习题解析资料库，您可以在这里查阅历年经济学考研真题，经济学考研课后习题，经济学考研参考书等内容，更有跨考考研历年辅导的经济学学哥学姐的经济学考研经验，从前辈中获得的经验对初学者来说是宝贵的财富，这或许能帮你少走弯路，躲开一些陷阱。 以下内容为跨考网独家整理，如您还需更多考研资料，可选择经济学一对一在线咨询进行咨询。 1．构建动态AD AS -模型 动态总需求—总供给模型是研究产出和通货膨胀随着时间推移如何对经济环境的外生变化作出反应的模型，强调变量随时间发生变化所产生的影响。 （1）对产品和服务的需求 对产品和服务的需求方程： ()t t t t Y Y r αρε=--+ 其中，t Y 表示总产出，t Y 表示经济的自然产出水平，t r 表示实际利率，t ε表示随机的需求冲击，α和ρ为大于零的参数。这个方程式说明，实际利率t r 越大，总产出就越小；自然产出水平越大，总产出就越大。 （2）实际利率和费雪方程式 实际利率的决定方程由费雪方程式得到： 1t t t t r i E π+=- 其中，1t t E π+表示时期t 形成的对时期1t +的通货膨胀的预期，这里的实际利率是事前实际利率。 （3）菲利普斯曲线 在动态模型中，通货膨胀由传统的菲利普斯曲线扩充而得： () 1t t t t t t E Y Y v ππφ-=+-+ 其中， 1t t E π-表示前一期的预期通货膨胀率，t v 表示外部供给冲击，φ是大于零的参数。这个方程式说明通货膨胀率t π取决于预期的通货膨胀、产出对自然水平的偏离以及外部供给冲击。 （4）适应性预期和理性预期 适应性预期是指人们基于他们近来观察到的通货膨胀形成他们对通货膨胀的预期。这个假设可以简化分析。适应性预期可以写成： 1t t t E ππ+= 也就是说，人们预测下一期的通货膨胀率和本期相等。 理性预期是指人们在预测未来时会最优的使用所有可得的信息，包括过去所有的预期。 （5）货币政策规则 中央银行根据货币政策方程来确定名义利率目标：

宏观经济三大模型

宏观经济学是一门十分复杂的学科,而且到今天为止宏观经济学也还在不停的发展,仍有许 多问题存在争论。各个流派的经济学家对同一宏观现象的分析经常会有分歧,我们在学习解决一个宏观经济问题时会遇到各种各样的理论和模型,所以我们在学习宏观经济时就会十分的纠结。 其实遇到复杂的问题时，我们需要做的就是把握住一条主脉络，掌握住主要的一条线索之后再去向里面填充各种分支的知识，就会避免混乱。 首先先来介绍一下宏观经济的常识。 必须要认识的人，凯恩斯。作为社会主义的接班人，最应该记住的就是凯恩斯，就是因为他的理论，使得资本主义并没有像马克思说的那样“必将灭亡”，反而通过改进越来越好。 古典主义和凯恩斯主义的对立。亚当斯密认为，每个人在最求自己利益的时候，会促进社会福利的发展。所以古典主义认为政府对市场不应进行干预，通过大家逐利行为，社会的总供需自然而然会达到均衡。 其实无论是凯恩斯的政府调控还是古典主义的市场自动调节，都没有错。古典主义的理论从长期来看，市场的确会达到均衡产出和充分就业。但是凯恩斯的观点是“从长期看，我们都死了”。当经济出现波动时，市场机制是会自动调节，但是且不说过程十分漫长，在这个过程中，大量的失业，会给人们带来极大的痛苦。可能真的等不到市场自动达到均衡的时候就饿死了。我们通过资本主义社会十几年一次的经济危机就可以看出来，通过这种极端的方式来调节，其实就是场灾难。所以凯恩斯主张政府应该干预经济，在短时间内熨平经济波动，主动调节市场使其达到均衡，从而使人们尽可能的免受波动的影响。 凯恩斯主义和古典主义的差别对比 古典主义 1、以供给为中心（萨伊定律） 2、价格、工资、利息具有自由伸缩性 3、市场自动出清 凯恩斯主义： 1、需求为中心 2、工资、价格刚性 3、市场非出清 下面开始正式分析宏观经济了 宏观经济关注的重要问题之一就是充分就业，而与充分就业水平有独特关联的是本期总产出价值或国民收入水平。可以说凯恩斯宏观分析模式的焦点是国民收入水平的变动。而国民收入等于本期产出的价值，本期投资等于本期产出中未作消费的那部分产出的价值，通过公式来看： Y=C+I, S=Y-C 可以得出S=I

由传递函数转换成状态空间模型(1)

由传递函数转换成状态空间模型——方法多!!! SISO 线性定常系统 高阶微分方程化为状态空间表达式 SISO ()()()()()()m n u b u b u b y a y a y a y m m m n n n n ≥+++=++++--- 1102211 )(2 211110n n n n m m m a s a s a s b s b s b s G +++++++=--- 假设1+=m n 外部描述 ←—实现问题：有了部结构—→模拟系统 部描述 SISO ? ??+=+=du cx y bu Ax x 实现问题解决有多种方法，方法不同时结果不同。 一、 直接分解法 因为 1 0111 11()()()()()()()() 1m m m m n n n n Y s Z s Z s Y s U s Z s U s Z s b s b s b s b s a s a s a ----?=? =?++++++++ ???++++=++++=----) ()()() ()()(11 11110s Z a s a s a s s U s Z b s b s b s b s Y n n n n m m m m 对上式取拉氏反变换，则 ? ??++++=++++=----z a z a z a z u z b z b z b z b y n n n n m m m m 1) 1(1)(1)1(1)(0 按下列规律选择状态变量，即设)1(21,,,-===n n z x z x z x ，于是有

?????? ?+----===-u x a x a x a x x x x x n n n n 12113 221 写成矩阵形式 式中，1-n I 为1-n 阶单位矩阵，把这种标准型中的A 系数阵称之为友阵。只要系统状态方程的系数阵A 和输入阵b 具有上式的形式，c 阵的形式可以任意，则称之为能控标准型。 则输出方程 121110x b x b x b x b y m m n n ++++=-- 写成矩阵形式 ??????? ? ????????=--n n m m x x x x b b b b y 12101 1][ 分析c b A ,,阵的构成与传递函数系数的关系。 在需要对实际系统进行数学模型转换时，不必进行计算就可以方便地写出状态空间模型的A 、b 、c 矩阵的所有元素。 例：已知SISO 系统的传递函数如下，试求系统的能控标准型状态空间模型。 4 2383)()(2 3++++=s s s s s U s Y 解：直接得到系统进行能控标准型的转换，即

实验四用MATLAB求解状态空间模型

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 ① 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； ② 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性定常连续系统的状态空间模型求解(即系统运动轨迹的计算)的功能，主要的函数有： 初始状态响应函数initial()、阶跃响应函数step()以及可计算任意输入的系统响应数值计算函数lsim()和符号计算函数sym_lsim()。 数值计算问题可由基本的Matlab 函数完成，符号计算问题则需要用到Matlab 的符号工具箱。 4、实验步骤 ① 根据所给状态空间模型，依据线性定常连续系统状态方程的解理论，采用MATLAB 编程。 ② 在MATLAB 界面下调试程序，并检查是否运行正确。 习题1：试在Matlab 中计算如下系统在[0,5s]的初始状态响应，并求解初始状态响应表达式。 Matlab 程序如下： A=[0 1; -2 -3]; B=[]; C=[]; D=[]; x0=[1; 2]; sys=ss(A,B,C,D); [y,t,x]=initial(sys,x0,0:5); plot(t,x) 0011232????==????--???? x x x

习题2：试在Matlab 中计算如下系统在[0,10s]内周期为3s 的单位方波输入下的状态响应。并计算该系统的单位阶跃状态响应表达式。 Matlab 程序如下： A=[0 1; -2 -3]; B=[0; 1]; C=[]; D=[]; x0=[1; 2]; sys=ss(A,B,C,D); [u t]=gensig('square',3,10,0.1) 0011232????==????--???? x x x

状态空间模型

状态空间模型概述 状态空间模型是动态时域模型，以隐含着的时间为自变量。状态空间模型在经济时间序列分析中的应用正在迅速增加。其中应用较为普遍的状态空间模型是由Akaike提出并由Mehra进一步发展而成的典型相关(canonical correlation)方法。由Aoki等人提出的估计向量值状态空间模型的新方法能得到所谓内部平衡的状态空间模型，只要去掉系统矩阵中的相应元素就可以得到任何低阶近似模型而不必重新估计，而且只要原来的模型是稳定的，则得到的低阶近似模型也是稳定的。 状态空间模型起源于平稳时间序列分析。当用于非平稳时间序列分析时需要将非平稳时间序列分解为随机游走成分(趋势)和弱平稳成分两个部分分别建模。含有随机游走成分的时间序列又称积分时间序列，因为随机游走成分是弱平稳成分的和或积分。当一个向量值积分序列中的某些序列的线性组合变成弱平稳时就称这些序列构成了协调积分(cointegrated)过程。非平稳时间序列的线性组合可能产生平稳时间序列这一思想可以追溯到回归分析，Granger提出的协调积分概念使这一思想得到了科学的论证。Aoki和Cochrane等人的研究表明：很多非平稳多变量时间序列中的随机游走成分比以前人们认为的要小得多，有时甚至完全消失。 协调积分概念的提出具有两方面的意义：

①如果一组非平稳时间序列是协调积分过程，就有可能同时考察他们之间的长期稳定关系和短期关系的变化； ②如果一组非平稳时间序列是协调积分过程，则只要将协调回归误差代入系统状态方程即可纠正系统下一时刻状态的估计值，形成所谓误差纠正模型。 Aoki的向量值状态空间模型在处理积分时间序列时，引入了协调积分概念和与之相关的误差纠正方法，因此向量值状态空间模型也是误差纠正模型。一个向量值时间序列是否为积分序列需判断其是否含有单位根，即状态空间模型的动态矩阵是否含有量值为1的特征值。根据动态矩阵的特征值即可将时间序列分解成两个部分，其中特征值为1的部分(包括接近1的“近积分”部分)表示随机游走趋势，其余为弱平稳部分，两部分分别建模就得到了两步建模法中的趋势模型和周期模型。 状态空间模型的假设条件是动态系统符号马尔科夫特性，即给定系统的现在状态，则系统的将来与其过去独立。 [编辑] 状态空间模型的分类 状态空间模型包括两个模型：一是状态方程模型，反映动态系统在输入变量作用下在某时刻所转移到的状态；二是输出或量

实验八MATLAB状态空间分析

实验八 线性系统的状态空间分析 §8.1 用MATLAB 分析状态空间模型 1、状态空间模型的输入 线性定常系统状态空间模型 x Ax Bu y Cx Du =+=+ 将各系数矩阵按常规矩阵形式描述。 [][][]11 121120 10 1;;;n n n nn n n A a a a a a a B b b b C c c c D d ==== 在MATLAB 里，用函数SS()来建立状态空间模型 (,,,)sys ss A B C D = 例8.1 已知某系统微分方程 22d d 375d d y y y u t t ++= 求该系统的状态空间模型。 解：将上述微分方程写成状态空间形式 0173A ??=??--??，01B ??=???? []50C =，0D = 调用MATLAB 函数SS()，执行如下程序 % MATLAB Program example 6.1.m A=[0 1;-7 -3]; B=[0;1]; C=[5 0]; D=0; sys=ss(A,B,C,D) 运行后得到如下结果 a = x1 x2 x1 0 1

x2 -7 -3

b = u1 x1 0 x2 1 c = x1 x2 y1 5 0 d = u1 y1 0 Continuous-time model. 2、状态空间模型与传递函数模型转换 状态空间模型用sys 表示，传递函数模型用G 表示。 G=tf(sys) sys=ss(G) 状态空间表达式向传递函数形式的转换 G=tf(sys) Or [num,den]=ss2tf(A,B,C,D) 多项式模型参数 [num,den]=ss2tf(A,B,C,D,iu) [z,p,k]=ss2zp(A,B,C,D,iu) 零、极点模型参数 iu 用于指定变换所需的输入量，iu 默认为单输入情况。 传递函数向状态空间表达式形式的转换 sys=ss(G) or [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) [A,B,C,D]=zp2ss(z,p,k) 例 8.2 11122211220.560.050.03 1.140.2500.1101001x x u x x u y x y x -??????????=+??????????-????????????????=??????? ????? 试用矩阵组[a ，b ，c ，d]表示系统，并求出传递函数。 % MATLAB Program example 6.2.m

宏观经济学的三大模型

宏观经济学的三大模型 宏观部分：SNA模型，凯恩斯国民收入，IS-LM模型，总供给总需求模型，经济周期模型，索洛模型，菲利普斯曲线模型， IS越平坦说明利率的轻微变动会带来国民收入的巨大增加而投资是影响收入的关键而利率是影响投资的原因利率与投资成反比利率小投资就会增加他们之间的比例关系就是投资利率系数当投资利率系数大时率的极小变动带来投资的巨大变动从而导致国民收入的巨大增加也就使IS曲线越平坦 LM越陡峭说明利率巨大变动只会带来收入的轻微增加这与货币需求有关因为货币供给是固定的货币需求分为交易性动机、预防性动机和投机性动机交易性货币需求与国民收入有关投机性需求与利率有关两者相加为货币供给因为投机性需求与利率有关且是反方向变动两者比值是货币需求的利率系数当这个系数h很小时利率不论变化多大都很轻微的影响消费货币需求和消费货币需求与国民收入正相关也就是利率变化对消费货币需求影响很小进而对收入影响很小 IS曲线是描述产品市场均衡时，利率与国民收入之间关系的曲线，由于在两部门经济中产品市场均衡时I=S，因此该曲线被称为IS曲线。 I--投资，S--储蓄 均衡产出投资储蓄恒等I=S 产品市场和货币市场的一般均衡IS-LM模型 总需求总供给模型AD-AS 0 IS-LM-BP模型： 在资本完全流动下，固定汇率时，扩张的货币政策会使LM曲线向右下移动，经济中就会出现大量的国际收支赤字，因而有货币贬值的压力。中央银行必须进行干预，售出外币，并收进本国货币。本国货币供给因而减少了。结果是，LM曲线移回左上方。这个过程会一直持续到经济恢复初始均衡为止。当货币政策基本上不可行时，与此相反的是财政扩张却极为有效。在不改变货币供给的情况下，财政扩张使IS曲线移向右上方，导致利率和产出水平的增加。利率提高会引起资本流入，将使汇率升值。为了维持汇率不变，中央银行不得不扩大货币供给，于是收入会进一步增加。当货币供应量增加到足以使利率恢复到其原先的水平，均衡也重新恢复了。 当前金融危机有很多原因，人民币升值后IS，LM，BP三线左移，交于原均衡点左面，从而国民收入减少；中国国民的预防性货币需求是很大，导致消费不热（居

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一、模型的构建与识别 1、模型的构建 首先,根据四部门经济的国民收入构成理论,我们可以得到以下等式: Y(t)=C(t)+I(t)+G(t)+NX(t)t=1978,1979…2005,2006 其中,Y表示GDP,C表示居民消费,I表示投资,G表示政府购买,NX表示净出口。 我们假设政府购买和净出口额作为外生变量,由系统外部给定,并对系统内部其他变量产生影响。而居民消费和投资这两项指标,又都由当年的GDP决定。根据这些设定,我们分别建立居民消费和投资的方程,如下: C(t)=a(0)+a(1)Y(t)+u(1)(t),t=1978,1979…2005,2006 I(t)=b(0)+b(1)Y(t)+u(2)(t),t=1978,1979…2005,2006 因此,最后我们得到了如下的联立方程计量经济学模型: C(t)=a(0)+a(1)Y(t)+u(1)(t) I(t)=b(0)+b(1)Y(t)+u(2)(t) Y(t)=C(t)+I(t)+G(t)+NX(t)t=1978,1979…2005,2006 2、模型的识别 由于我们完备的结构式模型为: C(t)=a(0)+a(1)Y(t)+u(1)(t) I(t)=b(0)+b(1)Y(t)+u(2)(t) Y(t)=C(t)+I(t)+G(t)+NX(t)t=1978,1979…2005,2006 结构参数矩阵为: 10a(1)-a(0)00 01b(1)-b(0)00 -1-110-1-1 此时,g=3,k=3。 对于第1个方程,有 Β0Γ0=100 -1-1-1 此时,g(1)=2,k(1)=1。 因此,R(Β0Γ0)=2=g-1,所以该方程可以识别。 又因为k(1)=1,则k-k(1)=2>g(1)-1,因此,该方程为过度识别方程。 对于第2个方程,有 Β0Γ0=100 -1-1-1 此时,g(2)=2,k(2)=1。 因此,R(Β0Γ0)=2=g-1,所以该方程可以识别。 又因为k(2)=1,则k-k(2)=2>g(2)-1,因此,该方程为过度识别方程。 而第3个方程,是平衡方程,不存在识别问题。 综合以上结果,该联立计量经济学模型是可以识别的。 2、实证研究 1、数据的选取 我们从《中国统计年鉴》(2007)中,得到如下样本观测值,用来对模型里的参数进行估计(见表1)。 2、参数的估计 我们将数据导入Eviews软件中,并在软件中进行操作,对各个方程的参数进行估计。我们采用两阶段最小二乘法进行估计,得到如下模型: C(t)=2286.983+0.388730Y(t)+u(1)(t) I(t)=-1222.740+0.415093Y(t)+u(2)(t) Y(t)=C(t)+I(t)+G(t)+NX(t)t=1978,1979…2005,2006 3、参数的检验 首先,我们对模型进行经济意义检验。在本模型中,模型参数估计量的符号、大小、相互关系,都与现实经济运行情况相符,因此,我们认为,本模型能通过经济意义检验。 第二,我们对模型进行统计检验。

状态空间模型

引言 状态空间模型是应用状态空间分析法对动态系统所建立的一种数学模型,它是应用现代控制理论对系统进行分析和综合的基础。状态空间模型由描述系统的动态特性行为的状态方程和描述系统输出变量与状态变量间变换关系的输出方程组成。 在经典控制理论中，采用n阶微分方程作为对控制系统输入量u（t）和输出量y（t）之间的时域描述，或者在零初始条件下，对n阶微分方程进行Laplace 变换，得到传递函数作为对控制系统的频域描述，“传递函数”建立了系统输入量U(s)=L[u(t)]和输出量Y(s)=L[y(t)]之间的关系。传递函数只能描述系统的外部特性，不能完全反映系统内部的动态特征，并且由于只考虑零初始条件，难以反映系统非零初始条件对系统的影响。 现代控制理论是建立在“状态空间”基础上的控制系统分析和设计理论，它用“状态变量”来刻画系统的内部特征，用“一阶微分方程组”来描述系统的动态特性。系统的状态空间模型描述了系统输入、输出与内部状态之间的关系，揭示了系统内部状态的运动规律，反映了控制系统动态特性的全部信息。 龙格-库塔(Runge-Kutta)方法是一种在工程上应用广泛的高精度单步算法。由于此算法精度高，采取措施对误差进行抑制，所以其实现原理也较复杂。该算法是构建在数学支持的基础之上的。 标准四阶龙格——库塔法的基本思想 龙格和库塔提出了一种间接地运用Taylor公式的方法，即利用y(x)在若干个待定点上的函数值和导数值做出线性组合式，选取适当系数使这个组合式进Taylor展开后与y(xi+1)的Taylor展开式有较多的项达到一致，从而得出较高阶的数值公式，这就是龙格—库塔法的基本思想。 一、实验原理 龙格——库塔法 龙格—库塔法是仿真中应用最广泛的方法。它以泰勒展开公式为基础，用函数f的线性组合代替f的高阶导数项，避免了高阶导数的运算，又提高了精度。泰勒公式的阶次取得越高，龙格—库塔法所得的误差等级越低，精度越高。最常用的是四阶龙格—库塔法，它虽然有一定的时间损耗，但比梯形法要快，而且与

实验四 用MATLAB求解状态空间模型

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 ①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； ②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性定常连续系统的状态空间模型求解(即系统运动轨迹的计算)的功能，主要的函数有： 初始状态响应函数initial()、阶跃响应函数step()以及可计算任意输入的系统响应数值计算函数lsim()和符号计算函数sym_lsim()。 数值计算问题可由基本的Matlab函数完成，符号计算问题则需要用到Matlab 的符号工具箱。 4、实验步骤 ①根据所给状态空间模型，依据线性定常连续系统状态方程的解理论，采用MATLAB编程。 ②在MATLAB界面下调试程序，并检查是否运行正确。 习题1：试在Matlab中计算如下系统在[0,5s]的初始状态响应，并求解初始状态响应表达式。 Matlab程序如下：A=[0 1; -2 -3]; B=[]; C=[]; D=[]; 011 232???? == ???? -- ????x x x

x0=[1; 2]; sys=ss(A,B,C,D); [y,t,x]=initial(sys,x0,0:5); plot(t,x) 习题2：试在Matlab 中计算如下系统在[0,10s]内周期为3s 的单位方波输入下的状态响应。并计算该系统的单位阶跃状态响应表达式。 0011232????==????--???? x x x

Matlab程序如下： A=[0 1; -2 -3]; B=[0; 1]; C=[]; D=[]; x0=[1; 2]; sys=ss(A,B,C,D); [u t]=gensig('square',3,10, [y,t,x] = lsim(sys,u,t,x0) plot(t,u,t,x);