基于自动控制理论的性能分析与校正自动控制原理课程设计.doc

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课程设计报告 ( 2012—2013 年度 第 1 学期) 名 称: 《自动控制理论》课程设计 题 目:基于自动控制理论的性能分析与校正 院 系: 自动化系 班 级: 1001班 学 号: 201002020122 学生姓名: 吴国昊 指导教师: 刘鑫屏老师 设计周数: 1周 成 绩: 日期: 2012年 12 月 31 日 一、课程设计A》的课程设计,是课堂的深化。设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能,熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件,能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题,并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具,并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能,以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来,而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 通过此次计算机辅助设计,学生应达到以下的基本要求: 1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。 2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。 3.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。 三、 主要内容 1.前期基础知识,主要包括MATLAB系统要素,MATLAB语言的变量与语句,MATLAB的矩阵和矩阵元素,数值输入与输出格式,MATLAB系统工作空间信息,以及MATLAB的在线帮助功能等。 2.控制系统模型,主要包括模型建立、模型变换、模型简化,Laplace变换等等。 3.控制系统的时域分析,主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究,控制系统的稳定性分析,控制系统的稳态误差的求取。 4.控制系统的根轨迹分析,主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。 5.控制系统的频域分析,主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统的频域响应。 6.控制系统的校正,主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。 四、 进度计划 序号 设计内容 完成时间 备注 1 基础知识、数学模型 2012年12月31日 2 时域分析法、频域分析 2013年1月4日 3 根轨迹分析、系统校正 2013年1月5日 4 整理打印课程设计报告,并答辩 2013年1月6日 五、 设计成果要求 上机用MATLAB编程解题,从教材或参考书中选题,控制系统模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹分析法、控制系统的频域分析法每章选择两道题。第六章校正选四道,其中根轨迹超前校正一道、根轨迹滞后校正一道、频域法超前校正一道、频域法滞后校正一道。并针对上机情况打印课程设计报告。 课程设计报告包括题目、解题过程及程序清单和最后的运行结果(曲线),课程设计总结或结论以及参考文献。 学生姓名: 指导教师: 年 月 日 二、设计正文 1.基础知识、数学模型 题目一:求控制系统的闭环传递函数(如图) 方法一(在Matlab中直接编程建模) Ma 方法二:(用Matlab软件的simulink工具搭建模型)求传递函数 模型如下: 输入下列程序: 可以看出仿真产生了很小的误差,但是不影响实际作用 分析:经过第一个题的尝试,我已经能够运用Matlab软件建立一些系统模型能建立一些相对复杂的模型,并求出它的传递函数,这个对我们的实际生活工作时很有用的,工作中,很多系统的复杂程度超出了人工运算,只有能用计算机建模,分析不仅运算速度大大加快,而且准确率提高! 同时,在题中尝试使用simulink工具搭建模型解答,这种方法能够大大缩短我们的编程实践,如果有复杂题目,我们应该使用simulink搭建模型进行仿真,可以的出与理论结

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