《自动控制理论A》课程设计.doc

课程设计(综合实验)报告 ( 2012 -- 2013 年度第 1 学期) 名 称： 课程或实验名称 题 目： 《自动控制理论A》课程设计 院 系： 控制与计算机工程学院 班 级： 实验自10 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周 成 绩： 日期：2012年 01 月 08 日 目录 一、课设题目要求………………………………………………………..3 二、自动控制原理基础知识和工具简单介绍 ………………………..3 三、设计正文………………………………………………………………5 四、总结与结论……………………………………………………………5 五、心得体会 ……………………………………………………………6 六、参考文献………………………………………………………………8 附录…………………………………………………………………11 一、课程设计本次课程设计是在学完自动控制理论课程后进行的。详细介绍MATLAB的控制系统工具箱的用法SIMULINK仿真软件使学生能够应用MATLAB对自动控制理论课程所学的内容进行深层次的分析和研究能用MATLAB解复杂的自动控制题目能用MATLAB设计控制系统以满足具体的性能指标 能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。控制方式通常可以有开环、闭环和复合控制方式三种。 反馈方式就正反馈和负反馈MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是英文MATrix LABoratory(短阵实验室)的缩写。MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 根据题目要求，我们组选择的三阶单位负反馈系统，开环传递函数和矫正系统函数为： 2.1 num1=100; den=conv([0.1 1],[0.01 2]); den1=conv([1 0],den); [num11,den11]=cloop(num1,den1,-1); g=tf(num11,den11); figure(1) step(g); grid; g=tf(num1,den1); figure(2) bode(g,{0.001,100});grid; figure(3); margin(g); [Gm,Pm,Wcg,Wcp]=margin(g); figure(4); rlocus(g) 阶跃响应曲线如下： 校正前时域动态性能指标： 上升时间tr=0.0534s 峰值时间tp=0.146s 调节时间ts=1.04 s超调量%=58.2% 校正前系统动态性能指标() Gm = 12.5 %幅值裕度 Pm = 19.2 %相角裕度 Wcg = 44.7 %穿越频率 Wc