科技学院控制理论课程设计封面格式.doc

 PAGE - 27 - 课程设计报告 (2012 -- 2013年度第一学期) 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： 科技学院动力工程系 班 级： 10K2 学 号： 101912010222 学生姓名： 肖普尧 指导教师： 平玉环 设计周数： 1周 成 绩： 日期： 2013 年1 月 18 日一、课程设计的目的与要求 1． 目的与要求 本课程为《自动控制理论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。 2． 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??，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。 3． 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1天2时域分析法、频域分析1天3根轨迹分析1天4系统校正1天5整理打印课程设计报告，并答辩1天 4． 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。第六章校正选三道，其中根轨迹超前、滞后校正各一道、频域法超前校正、滞后校正各一道。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。 5． 考核方式 《自动控制理论课程设计》的成绩评定方法如下： 根据 1．打印的课程设计报告。 2．独立工作能力及设计过程的表现。 3．答辩是回答问题的情况。 成绩评分为优、良、通过以及不通过4等。 学生姓名：肖普尧 指导教师：平玉环 2013 年 1 月 18 日二、设计正文 1.第二章 控制系统的数学模型 已知一控制系统的状态空间模型： ?=x+u,y=x,求其TF模型和零极点模型，并求其零极点和绘制零极点图。 程序如下： A=[0 1 0 0;0 0 1 0;0 0 0 1;-50 -48 -28.5 -9]; B=[0;0;0;1]; C=[10 2 0 0]; D=0; Gss=ss(A,B,C,D) Gtf=tf(Gss) Gzpk=zpk(Gss) [z,p,k]=zpkdata(Gss,v) pzmap(Gss) grid 运行结果： Transfer function: