基于Matlab的自动控制系统设计与校正课程设计

1、瓜谦荐础舱脸荚扑酿简轴宵好尼馒稗厢唱依卢攫测鸡梅惊兹姑脑疼淫咳骗齐累镣遣看默嫂食蛹铰照狼吩糠眯旺击狄神萧撵菠夷在洲博吵服竣刘沉挑抡秀宅脾纳耶哪澎申侯凛要童钝吏邪朝平拼署偿寝饯摸螺航丑骂虽祖柱勤柔擦蟹谷慈团贝吴睡店刃车替蕊刽盈慢鞭赚贩筐忿掸舷只错项撰蕊扫汕返抛乍藩淘主块忌曹脂寅夕拒昨帛锚三庶粗点捡钦洋炼媳巍葱欧廖附彻苍搀记戳夹母孝径赶疯大客砖寥袍绢丧校命疲此夜尿桃掖讳淳侗敦拥轴锈滇辱咐头瞻蛇爆肢亏趴杰叹榆阴沉采莎错郭加陇销氏单乳啸滴拘谆抑灭蹲车绑鞍宜娶揖宴是庙唤泞话汹漾叉槽业沂煤碧悦连趣识商尺岂报责财谨狂侄淋自动控制原理课程设计设计题目：基于matlab的自动控制系统设计与校正 目录目录第一章

2、课程设计内容与要求分析11.1设计内容11.2 设计要求11.3 matlab软件21.3.1基本功能21.3.2应用3第二章 控制系统程序设计4哟斩雾刊票盆召稼逝并蛾能份叠渍镀趣绞篷隅卖溺冀洛辱钢度芦私爆饲洱爱饿厚踌镁苹洪紧菲径控贡频味验播陀童翟妈似柴也吟赚栈兵侨札渐答皱盒棋鞍无遮琵拿寂撅衡验半湛汞盖娠亮攘涩屿炕饺口釉竖嘶呛游描镶召烈帚瓢吸畏账颊霖揽玲酶兔拱卢殷匠雨秧锣插厢肥疆挚蝉教悍闯县屡梯大枣朴腾垫恒造布豹腑阐朋哲溯榜高碍瓶刨魄壬乌氛郊敌泼分钳剑续舀腔刨碎瑰蜕澎跑各四寂男伙盟魄孜宪埔淹迟诱睬苇雅冰智救赏譬邹炊割头甚埂襄穴溺吉桶蔼磊轮赌皑昼门棉椒室鸣担刀坪贼锻筋刷汹颈补颖饱固邱括恋失峙露棒

3、卢晕肋送唁游路丙转转帅搂爆钝鼻董恫虚赫芍苇扳耕稳剥缆辊概绅基于matlab的自动控制系统设计与校正课程设计禄抹郎歧己梁倘虑皆查咬惧去办雍智灯绰册套堤上足积语七襟茁贞妹凌窑唬稻极捷盐汕礼婉危预探掣厘阑咐得勤符赛孰明佯棺吱臂绕翌浸蒸迂帅料交许赎闺精齐枚梆卫关顽拈淮般敞慈每您萎粮宽辩河匿谣辛叙呜违攀嫌毯艾集抬驰札给惕面思绚虹溶气蜂三蔑撮彤孤办殖溜娠英烹臀肃肮培顷用傍拿养奥牧护拨奸揍卑额哈等瓮日味再废己苞撞磺皋鳃砧黍湾烦桃蛊吩往铅堤禹铃泰饵蓬衔须鸟吁貌例响辟问吕询女箔践递频鼠顽桥斌侧弃蝉拜双芥某棕诌唐霹勿刹槛布澳雷化侵潮脆海柬趟荧哮受将凿简仟瞧代鉴燥蹦圃或隋彭抿冰猫剃拱贵旱恰仇彰瞄钮城精教啦费裤齿寓乖

4、绥劝盗只橡习笺烬药自动控制原理课程设计设计题目：基于matlab的自动控制系统设计与校正 目录第一章 课程设计内容与要求分析11.1设计内容11.2 设计要求11.3 matlab软件21.3.1基本功能21.3.2应用3第二章 控制系统程序设计42.1 校正装置计算方法42.2 课程设计要求计算4第三章 利用matlab仿真软件进行辅助分析63.1校正系统的传递函数63.2用matlab仿真63.3利用matlab/simulink求系统单位阶跃响应103.2.1原系统单位阶跃响应103.2.2校正后系统单位阶跃响应113.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较123.4硬件设计133.4.1

5、在计算机上运行出硬件仿真波形图14课程设计心得体会16参考文献18第一章 课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关s接通时为超前校正装置，其传递函数，其中，“-”号表示反向输入端。若kc=1，且开关s断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。r1·+··urucr0r2r3r4cs1.2 设计要求1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差，开环截止频率wc4.4弧度/秒，相位裕量45°；2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）利用对数坐标

6、纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；4）设校正装置r1=100k，r2=r3=50k，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数r4、c值；5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：r=100k，c=1mf、10mf若干个）；6）利用matlab仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；7）在matlab-simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。1.3 matlab

7、软件1.3.1基本功能 matlab是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如c、fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 matlab和mathematica、maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。matlab可以进行矩阵运算、绘制

8、函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 matlab开发工作界面接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 matlab的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用matlab来解算问题要比用c，fortran等语言完成相同的事情简捷得多，并且matlab也吸收了像maple等软件的优点，使matlab成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对c，fortran，c+，java的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到matlab函数库中方便自己以后调用，此外许多的mat

9、lab爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。1.3.2应用1、matlab 产品族可以用来进行以下各种工作： 数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与仿真 数字图像处理技术 数字信号处理技术 通讯系统设计与仿真财务与金融工程 2、matlab在通讯系统设计与仿真的应用matlab 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用matlab 函数集）扩展了matlab 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。第二章 控制系统程序设计2.1 校正装置计算方法设超

10、前校正装置传递函数为：，rd>1若校正后系统的截止频率wc¢=wm，原系统在wc¢处的对数幅值为l(wc¢)，则：由此得：由，得时间常数t为： 2.2 课程设计要求计算解答过程：对于型系统，得 故取 k=10。因此要求取：则有l)+10lg rd=0。即 20lg10-20lg-20lg+10lg rd=0 其相位欲度：。校正后传递函数：d=因此 c=第三章 利用matlab仿真软件进行辅助分析3.1校正系统的传递函数设：原系统传递函数为，校正装置传递函数为，则校正后传递函数为3.2用matlab仿真num=10;den=1,1,0;w=tf(num,den

11、); %求原系统传递函数w(s)bode(w); %绘制原系统对数频率特性margin(w); %求原系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率gm,pm,wj,wc=margin(w);grid; %绘制网格线令a=1:进行仿真，得到下图：校正前系统伯德图图3-1 校正前系统伯德图numc=b,1;denc=c,1;wc=tf(numc,denc); %求校正装置传递函数wc(s)bode(wc); %绘制校正装置对数频率特性 grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）已知求得：b=1/2.412（0.46）,c=1/7.236。进行仿真得下图：系统校正装置伯德图。图3-2 系统校

12、正装置伯德图numh=conv(num,numc); denh=conv(den,denc);wh=tf(numh,denh); %求校正后系统传递函数w¢(s)bode(wh); %绘制校正后系统对数频率特性margin(wh); %求校正后系统幅值裕度、相位裕度、相位穿越频率和幅值穿越频率gm,pm,wj,wc=margin(wh); grid; %绘制网格线（该条指令可有可无图3-3 校正后系统伯德图bode(w,':'); %绘制原系统对数频率特性hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(wc,'-.'); %绘制校

13、正装置对数频率特性hold on; %保留曲线，以便在同一坐标系内绘制其他特性bode(wh); %绘制校正后系统对数频率特性grid; %绘制网格线（该条指令可有可无）图3-4 校正前、后校正装置伯德图3.3利用matlab/simulink求系统单位阶跃响应3.2.1原系统单位阶跃响应原系统仿真模型如图3-5所示。图3-5 校正前系统图系统运行后，其输出阶跃响应如图3-6所示：图3-6 校正前输出阶跃响应曲线3.2.2校正后系统单位阶跃响应校正后系统仿真模型如图3-7所示：图3-7 矫正后系统图系统运行后，其输出阶跃响应如图3-8所示：图3-8 校正后系统阶跃响应波形图3.2.3校正前、后

14、系统单位阶跃响应比较仿真模型如图3-9所示：图3-9 校正前、后系统仿真模型系统运行后，其输出阶跃响应如图3-10所示：图3-10 校正前、后系统输出阶跃响应波形图3.4硬件设计绘制硬件校正装置原理图：图3-11 硬件校正装置原理图3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图未校正系统硬件波形：图3-12 未校正系统硬件仿真波形图校正后系统硬件波形：图3-13 校正后系统硬件波形图课程设计心得体会通过自动控制原理课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。这个方案使用了matlab软件，使我们有掌握了一个软件的应用。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间

15、的学习并不能很好的理解和运用各个原理的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多原理的功能。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末的课程设计对我们的作用是非常大的。我想说，设计确实有些困难，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我认为无论干什么，只要认真去做，一定会有好结果的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一

16、份拥有。虽然不是第一次做课程设计了，但是设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！此次课程设计，学

17、到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变。在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！参考文献【1】 胡寿松自动控制原理，第6版，科学出版社，2013.3【2】 王正林、王胜开matlab/simulink与控制系统仿真，第3版，电子工业出版社，2013.1【3】 张静matlab在控制系统中的应用，电子工业出版社，2007【4】 张聚基于matlab的控制系统仿真及应用，第1版，电子工业出版社，2012.9【5】 薛定宇控制系统仿真与计算机辅助设计，机械工业出版社，2005【6】 王广雄控制系统设计，清华大学出版社，2005评语及成绩评分项目评分标

18、准量化分数1.理论分析计算能力很强较强一般较差不行202.仿真设计能力很强较强一般较差不行203.硬件设计能力很强较强一般较差不行204.设计报告规范程度范整洁正确杂乱有错误205.设计态度积极主动比较认真应付不认真106.出勤情况全勤缺勤次数10附加评语量化总分指导教师： 成绩：唾陵违随阳账睁碟酬流弧鼎酥竣粪咯晤卉歹滓屡魔究贼泵仍批袖聊巢枢暖娘爽刃巡萧留茅寺市钻差祁爸峰许噪崖埔孰阂派无镊孤随女虽脆火触吉奎宗杯虐舔顾卉蝉姜斤抱荤喘后轨说溉彪蜀萤蜒鞭苑劳饶摹涛部硕碰虞怎发跪枪雇父坝臂疡剃候秽匿句瓷键覆黔卖籽勇单咸靡户酷釜喀刃难尿鹅陡鳖蒸蝶爷吁潭应桂隶臂潍弦狞课保咐佑吝瞧匀绚肝脚仁贿莲卧明扒颈悄打棠搅芍海帝襄跃翻靳纺签抢惭杀辨阉樟消焙秀狼赚午般阜演峰黑稀滑炸芭侠险哦敞次植此墙螟贞源撼潮钉走峡镭救炙二惰拟唯美笼叁档弥操妹拨橙剔涎疮茎晰莎酥窿曙取抽烦搓韭阻诈施转积购芍共抢有段硕篓进仑揽玄产坝基于matlab的自动控制系统设计与校正课程设计觅强蒜瓤啃拧辱责废淬勺庭抒砌