自动控制原理课程设计题目(1)

1、自动控制原理课程设计题目及要求一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标（1）静态速度误差系数Kv100s-1；（2）相位裕量30°（3）幅频特性曲线中穿越频率c45rad/s。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二、

2、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标：（1）静态速度误差系数Kv5s-1；（2）相位裕量40°（3）幅值裕量Kg10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 1、画出未校

3、正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足n4rad/s和0.5。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。四、设单位负反馈系统的开环传递函数为 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv5s-1；（2）维持原系统的闭环主

4、导极点基本不变。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标（1）静态速度误差系数Kv4s-1；（2）相位裕量40°（3）幅值裕量Kg12dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出

5、校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。六、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联滞后超前校正装置，使系统达到下列指标（1）静态速度误差系数Kv100s-1；（2）相位裕量40°（3）幅频特性曲线中穿越频率c20rad/s。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的

6、幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。七、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为 ， 校正装置在零点和极点可取如下数值：（1），；（2），；（3），。若保证闭环主导极点满足0.45，试分别对三种情况设计Kc，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、分别对三种情况设计Kc，使校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足0.45。3、分别画出校正前，

7、校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。4、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。八、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标：（1）静态速度误差系数Kv20s-1；（2）相位裕量50°（3）幅值裕量Kg10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。

8、6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。九、设单位负反馈系统的开环传递函数为 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv50s-1；（2）闭环主导极点满足n5rad/s和0.5。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率c、相位裕量、相角穿越频率g和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自

9、由发挥）。自动控制原理课程设计题目（08050541X）十、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.001（2）超调量Mp<30%，调节时间Ts<0.05秒。（3）相角稳定裕度在Pm >45°, 幅值定裕度Gm>20。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。6、分别画出系统校正前、后

10、的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十一、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500（2）超调量Mp<55%，调节时间Ts<0.5秒。（3）相角稳定裕度在Pm >20°,

11、 幅值定裕度Gm>30。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十二、一个位置随动系统如图所示（ksm3）位置随动系统R(s)G1(s)C(s)G2(s)G3(s)G4(s)其中，自整角机、相敏放大，可控硅功率放大，执行电机，减速器。1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分

12、析闭环系统是否稳定。3、对系统进行超前-滞后串联校正。要求校正后的系统满足指标：（1）幅值稳定裕度Gm>18，相角稳定裕度Pm>35º （2）系统对阶跃响应的超调量Mp<36%，调节时间Ts <0.3秒。（3）系统的跟踪误差Es<0.002。4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcs5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十三、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm

13、4）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计一个调节器进行串联校正。要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<0.01（2）超调量Mp<15%，调节时间Ts<3秒（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对

14、系统性能的影响（自由发挥）。十四、（9题）教材P320：6-24；6-25；6-26；P309：例6-7；6-8；6-9；P278：例6-1；6-2；6-3；十五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、对系统进行串联校正。要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<10%（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.6秒。（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º 4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿

15、频率Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十六、一个位置随动系统如图所示（ksm6）位置随动系统R(s)G1(s)C(s)G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)其中，自整角机、相敏放大，可控硅功率放大，执行电机，拖动系统，减速器。1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕

16、度Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>15。（3）系统对阶跃响应的超调量Mp <35%3、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十七、设单位反馈系统被控对象的传递函数为 （ksm7）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：

17、（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。（2）相角稳定裕度Pm>45º , 幅值稳定裕度Gm>12。（3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十

18、八、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 （ksm8）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv=30（2）相角稳定裕度Pm>35º , 幅值稳定裕度Gm>12。（3）超调量Mp<25%，调节时间Ts<7秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。

19、8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十九、设单位反馈系统的开环传递函数为 （ksm9）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%（静态速度误差系数Kv=100）。（2）相角稳定裕度Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>15。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<30%，调节时间Ts<1秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画

20、出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十、晶闸管-直流电机调速系统如图所示 （ksm10）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）相角稳定裕度Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>13。（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<25%，调节时间Ts<0.15秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校

21、正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十一、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 （ksm11）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv=10（2）相角稳定裕度Pm>50º ，幅值稳定裕度Gm>15。（3）超调量Mp&

22、lt;15%，调节时间Ts<5秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十二、设控制系统的结构如图所示 （ksm12）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的反馈校正器H(s)，要求校正后的系统满足指标：（1）相角稳定裕度Pm>60º ，幅值稳定裕度Gm>

23、;20。（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.7秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十三、设单位反馈系统的开环传递函数为 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%。（2）相角

24、稳定裕度Pm>80º , 幅值稳定裕度Gm>25。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<15%，调节时间Ts<0.54、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。24、. 已知广义被控对象:, 给定T=1s 针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统。解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节

25、，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为 可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在e(z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有e(z)=(1-z-1)2F1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设 解得 。闭环脉冲传递函数为 则 25、.计算机控制系统如图所示，对象的传递函数,采样周期T=0.5s,系统输入为单位速度函数，试设计有限拍调节器D(z).解：由于r(t)=t,查表得求得的控制器的脉冲

26、传递函数3. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数 D（z） ，并给出控制器的差分形式。其中 T = 1 s。解：令控制器的差分形式为26、单位速度反馈线性离散系统如图所示，设被控对象的传递函数为，采样周期T0.1s，试设计单位速度输入时最少拍系统的数字控制器D（z）。答：求G（z）。将T0.1s代入上式，得 是单位速度输入，所以选择 数字控制器为27、 计算机控制系统如下图所示，设被控对象的传递函数，零阶保持器已知：，试针对等速输入函数设计快速有纹波系统，求数字控制器的脉冲传递函数D（z）。解：将展开得 代入TTm=0.025s可以看出，G（z）的零

27、点为-0.7189（单位圆内）、极点为1（单位圆上）、0.368（单位圆内）,故u=0,v=1,m=1.根据稳定性要求，G（z）中z=1的极点应包含在的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，q=2。为满足准确性条件，另有，显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是有解得闭环脉冲传递函数这就是计算要实现的数字控制器的脉冲传递函数。6. 已知某加热炉温度计算机控制系统的过渡过程曲线如下图所示，其中，=30，g=180s，=10s。试求PID控制算法的参数，并求其差分方程。解：R = 1/Tg = 180，R=1/180×301/6。查表，得：p=1.2/ R= 7.2。Ti =2=60s。

28、d = 0.5=15s。28、设有限拍系统如图所示，采样周期T=1s，试针对单位速度输入函数设计有限拍有波纹系统，并画出数字控制器和系统输出波形。解：该系统为一阶系统，能够跟踪单位速度输入信号。求(z)。s。j = 1，u =0，v =1。对于单位速度信号，q =2，所以，q > j。写出。，写出。确定m和n。m = u = 0；n = v j +q = 2；确定和。，确定和。，确定(z)。求解、。并绘制波形进行验证与分析。；×； 29、设有限拍系统如图所示，采样周期T=1s，试针对单位速度输入函数设计有限拍无波纹系统，并画出数字控制器和系统输出波形。解：该系统为一阶系统，能够跟踪单位速度输入信号。求(z)。s。w =1，v =1 ，j = 1。对