控制系统设计【参考】.docxVIP

附录1：设计报告封面辽宁工程技术大学二○一五～二○一六学年第 一 学期《自动控制原理》综合训练项目二报告书题 目： 控制系统设计 班 级：电网13-1学 号：1305080116姓 名： 苏小平指导教师： 邱 彬 　 二○一五 年 十二 月附录Ⅱ：设计报告内封——设计任务书题目已知：某负反馈系统的开环传递函数 ，利用时域分析法，根轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。设计任务第一阶段设计任务：时域分析法1）利用劳斯判据，求的稳定域；若要保持系统特征根都在的左侧，求的取值范围。2）计算当时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。3）当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。第二阶段设计任务：根轨迹法1）绘制系统根轨迹图。2）利用根轨迹图，求系统临界稳定时的值。3）应用主导极点的概念，计算时，系统的超调量和调节时间。第三阶段设计任务：频域分析法当时，绘制系统开环幅相特性，应用奈奎斯特判据判定系统的稳定性。当时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相角稳定裕量和幅值稳定裕量，并根据相角裕量和幅值裕量判定系统稳定性。4、第四阶段设计任务：频域法校正设计 要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02，且相位裕量，请利用串联校正方法，设计控制器,并写出控制器的实现方式。评分评价内容得分总计内容完整度（满分5分）分析设计准确性（满分8分）创新突破（满分2分）答辩（满分5分）备注一题目、任务及要求已知：某单位负反馈系统的开环传递函数 ，利用时域分析法，根轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。第一阶段设计任务：时域分析法利用劳斯判据，求的稳定域；若要保持系统特征根都在的左侧，求的取值范围。2）计算当时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。3） 当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。2、第二阶段设计任务：根轨迹法绘制系统根轨迹图。利用根轨迹图，求系统临界稳定时的值。应用主导极点的概念，计算时，系统的超调量和调节时间。3、第三阶段设计任务：频域分析法 当时，绘制系统开环幅相特性，应用奈奎斯特稳定判据判定系统的稳定性。 当时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相角稳定裕量和幅值稳定裕量，并根据相角裕量和幅值裕量判定系统稳定性。4、第四阶段设计任务：频域法校正设计 要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02，且相位裕量，请利用串联校正方法，设计控制器,并写出控制器的实现方式。二报告及书写内容要求课程设计任务完成后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告，注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。（一）内容要求分析过程完整，计算正确，利用MATLAB进行结果验证；设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正）；详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；校正实现的电路图及仿真实验结果（校正前后系统的阶跃响应图－MATLAB或SMULINK辅助设计）；校正前后的系统性能指标的计算；总结（包括课程中的学习体会与收获、对本次综合训练项目设计的认识等内容）。（二）格式字体要求1） A4文档输出（保留电子文档）；2） 每部分另起一行，1.5倍行距；3） 公式需用公式编辑器编辑三评分细则指导老师负责验收结果。结合学生的工作态度、答辩情况、创新精神和设计报告等进行综合考评，公正给分。每名同学的报告都会上传到公共邮箱进行展示。1）内容完整度5分2）分析设计准确性8分。3）创新突破2分——具有相对于教师所讲的分析设计方法较新的设计理念的（酌情给分）。4）答辩5分。【答辩不合格的适当扣分】【备注：提交实物作品的学生酌情给予加分】四题目：已知：某单位负反馈系统的开环传递函数 ，利用时域分析法，根轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。五、求解过程如下：第一阶段：时域分析法单位负反馈系统的开环传函为：利用劳斯判据，求K的稳定域特征方程Roth表：线性系统稳定的充要条件：表中第一列各值为正，出现负值即表现系统不稳定。当系统不稳定时，首列元素中符号改变的次数，代表特征方程的正实部根的数目，既有几个不稳定的极点。因此有以下不等式成立：求解得：若要保证系统特征根都在的左侧，求解K值令代入中：Roth表：求出：k无解。即没有合适的K值来满足系统特征根都在的左侧。2）计算当时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。开环传函为因此可以求出该单位负反馈系统的闭环传递函数为：利用MATLAB中的Tf2zp命令求解出三阶系统的零极点和放大系数源程序如下：k=5;num=[k];den=[0.1 1.1 1 5]