自动控制理论课程设计..doc

自动控制理论课程设计 学生姓名： J Guo 学 号： 学 院： 计算机与控制工程学院 专 业： 自动化 指导教师： Y-F Ren 职称: 教 授 2014年1月  0实验目的 1 1 实验背景 1 2模型建立与分析 2 3计算机仿真实验与验证要求 3 4画出未校正系统的根轨迹图并分析其稳定性 4 4.1用matlab计算系统开、闭环传递函数 4 4.2分析开、闭环传递函数 5 4.3绘制开环根轨迹增益图判断系统稳定性 5 5绘制系统在不同输入条件下的响应曲线 6 5.1求未校正系统的幅值裕度、相位裕度 6 5.2未校正系统的脉冲响应 6 5.3原系统单位阶跃响应 7 5.4 原系统的单位斜坡响应 7 6 绘制系统的bode图及nyquist图 8 7 对原系统进行校正 10 7.1串联校正方法选择 10 7.2 校正后阶跃响应曲线及伯德图 11 7.3 系统校正前后比较 13 8 设计PID控制器对原系统进行校正 16 8.1 Simulink系统搭建及PID参数整定 16 8.2 PID控制器作用后系统的阶跃响应 20 9 智能控制器—模糊控制器设计 22 9.1 模糊控制基本原理 22 9.2 模糊PD控制器设计 23 9.3 模糊控制器设计 25 9.4 Matlab/Simulink仿真 27 10控制理论发展的必威体育精装版的动态和方法 29 10.1完善已有的理论、方法、技术, 扩大其适用领域 29 10.2增加控制理论体系的开放性, 吸取其它学科的先进成果 29 10.3广义模型化 30 10.4多目标优化 30 10.5混合式控制理论 30 11参考文献 31 0实验目的 1、通过相关模型的建立了解实际运用中自动控制过程的抽象化方法； 2、通过对相关传递函数的推导掌握简单控制器的设计步骤及其使用方法； 3、建立的模型需要加以验证作出相关的函数曲线； 4、熟练掌握自动过程设计过程中所需要的相关软件的使用方法，学会用计算机对所设计的模型进行验证； 5、通过对传递函数的相关计算加深对自动控制课程的理解，使所学习的知识更加牢固。 6、加深对先进控制技术的了解与应用。 1 实验背景 深空探测是指脱离地球引力场，进入太阳系空间和宇宙空间的探测。主要有两方面的内容：一是对太阳系的各个行星进行深入探测，二是天文观测。深空探测意义重大，可以进一步解答地球如何起源与演变、行星和太阳系究竟是如何形成和演化、人类是不是宇宙中唯一的生命、地球的未来将如何等一系列问题，同时有利于人类积极开发和利用空间资源。尽管充满挑战和风险，尽管曾经遭遇失败，但人类探测深空的脚步不仅没有停止，反而在不断迈进，而且步伐还将越来越快。上图是我国今年发射的嫦娥二号的图片，嫦娥系列卫星的发射也标志着我国深空探测工作的全面展开。 轨道控制是指对航天器施加控制力，改变其质心运动轨道的技术和方法。它包括轨道机动和轨道修正。无摄动力或控制力的航天器的质心运动服从开普勒定律。但是当航天器受到外部摄动力作用后偏离预定的运行轨道或者需要改变到另一个轨道飞行时，必须通过控制来改变航天器质心运动的速度向量。实现航天器轨道控制的一整套装置或系统称为航天器轨道 图1-2 航天器运行轨道示意图 控制系统。航天器的轨道一般由主动飞行段和自由飞行段(也称被动飞行段)组成。主动飞行段是航天器轨道控制发动机(又称变轨发动机)点火段，发动机熄火后是自由飞行段。自由飞行段的轨道由主动飞行段结束时航天器的位置和速度向量、引力场和其他外部环境摄动力向量决定。用于改变航天器质心运动速度向量的控制力有反作用推力和自然环境力(如行星引力、气动力、太阳辐射压力和地磁力)等。航天器的轨道控制常使用喷气发动机和小推力电推进器。 随着航天任务的复杂化，对航天器轨道控制的精度、机动性和自主性提出了越来越高的要求。未来空间站既有轨道保持又有交会对接，要求有很高的自主性。星际航行由于航程远，无线电波传输时间长，难以在地球上或地球轨道上进行遥控，因此需要由航天器进行自主导航和控制。提高军用卫星的自主轨道控制能力尤为重要，一方面可以降低对地面测控站的依赖程度，另一方面能提高必威体育官网网址性和抗干扰性。因此，自主导航和控制是航天器轨道控制技术的一个发展方向。如图所示是我国嫦娥卫