自动化技术与应用论文.pdf

自动化技术与应用课程试卷 一、控制系统的串联校正 Matlab 伯德图仿真程序 W=logspace(-3,3,200) Num=[] Den=[] G=tf(Num,Den) [x,y,w]=bode(G,w) Margin(x,y,w) ① 统不加校正的阶跃响应曲线: 系统不加校正的波特图： ② 系统加超前校正的阶跃响应曲线： 系统加超前校正的波特图： ③ 统加滞后校正的阶跃响应曲线： 系统加滞后校正的波特图： 理论计算幅值裕度、相角裕度，调节时间、超调量： ① 统不加校正时 幅值裕度：令 ， ,则ω→∞,故 相角裕 度：令 则ωc=1.879129818rad/s， 故 由Matlab 仿真阶跃响应曲线，可得 调节时间：ts=8.3s 超调量σ%：σ%=45%。 ② 统加超前校正时 幅值裕度：系统传递函数为 令 则ω→∞， 故 相角裕度： 令 则ωc=2.376283612rad/s 故 由Matlab 仿真阶跃响应曲线，可得 调节时间：ts=4s 超调量σ%：σ%=25% ③ 统加滞后校正时 幅值裕度：系统传递函数为 令 则ω→∞， 故 相角裕度：令 则ωc=0.4485656140rad 故 由Matlab 仿真阶跃响应曲线，可得 调节时间：ts=9.85s 超调量σ%：σ%=20% 实验分析与结论： 1） 从阶跃响应曲线中可以看到，超前校正可以提高系统的快速性和稳 定性，改善系统的动态性能。 2） 从频率响应伯德图可以看到，两种校正方式都增大了相角裕度，提 高了系统的相对稳定性；但是超前校正会削弱系统的抗干扰能力， 滞后校正使系统的动态性能变得极差。故为了提高系统整体的性能， 可以用滞后—超前校正。 3） 搭建的实物模拟运算电路系统与理论系统的实验结果一致，验证了 校正环节对于系统性能的影响。 二、自动控制理论的发展 摘要 自动控制理论是自动控制科学的核心。自动控制无须人的直接参与，通过控 制装置，使机器、设备、生产过程等按照预定的规律运行，完成要求的任务，近 几十年来，自动控制技术正在迅猛的发展，并在工农业生产、交通运输、国防建 设和航空航天事业等领域中获得广泛应用。自动控制经过数十年世界范围的发展， 极大地提高了劳动生产率和产品质量，推动了现代工农业的巨大发展。这些年， 自动控制理论在各领域都有着极广泛的应用。本文旨在对自动控制理论的发展及 趋势进行纲领性分析和探讨，加深对自动控制理论的了解与进一步认识。 关键字：自动控制理论 发展 趋势 一、自动控制理论的发展概况： 随着自动控制技术的广泛应用和迅猛发展，出现了许多新问题，这些问题要求 从理论上加以解决。自动控制理论正是在解决这些实际技术问题的过程中逐步形 成和发展起来的，它是研究自动控制技术的基础理论，是研究自动控制共同规律 的技术科学。按其发展的不同阶段，可把自动控制理论分为三个不同的阶段。 1）经典控制论阶段（20 世纪50 年代末期以前） 经典控制理论也就是自动控制原理，是20 世纪40 年代到50 年代形成的一门 独立学科。早期的控制 系统较为简单，只要列出微分方程并求解之，就可以用 时域法分析他们的性能。第二次世界大战前后，由于生产和军事的需要，各国均 在大力研制新型武器，于是出现了较复杂的控制系统，这些控制系统通常是用高 阶