自动控制原理课程设计报告模板

1、自动控制原理课程设计专业班级：航空航天工程学生姓名：赵振岩张震欧超学号:4205140112 4205140111 4205140113指导教师：时伟（课程设计时间:2016年一2017年第一学期）航空航天学院1 理论分析2 实验步骤3结果分析四、总结、设计目的和要求1 设计目的32 设计要求3二、课程设计题目描述和要求 3三、课程设计报告内容 3错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。6报告正文部分:（要求：正文部分一律用小四号字，宋体，1.5倍行距。一级大标题靠左，加粗 二级大标题靠左，不加粗。）一、设计目的和要求1设计目的1）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

2、2） 培养学生运用所学知识，利用MATLAB这软件解决控制理论中的复杂和工程实际 问题。3）提高学生课程设计报告撰写水平。4）培养学生文献检索的能力。2设计要求1）熟悉MATLAB 语言及Simulink仿真软件。2）掌握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。3）掌握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。4） 掌握控制系统的频域分析，主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统 的频域响应。5）掌握

3、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二、课程设计题目描述和要求三、课程设计报告内容要求给出详细的理论分析、实验步骤、结果分析示例（以下小标题根据情况自己设定）1系统概述MATLAB是美国Math works公司推出的一套高性能的数值分析和计算软件。MATLAB名字由MATrix 和LAB oratory 两词的前三个字母组合而成。1984年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程 应用开发环境。它将矩阵运算、数值分析、图形图像处理、仿真实验、编程技术结合在一起，为用户提供了强有力的科学及工程问题分析、计算

4、和设计工具。数值计算 和符号计算功能MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，提供了十分丰富的数据计算函数。MATLAB 和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。绘图功能MATLAB提供了众多的绘图操作，如二维、三维简单图像和复杂图像的绘制；另外MATLAB还可以用于设计图形用户界面，提供人机交互工作环境。编程语言MATLAB具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出等程序语言的特征，而且简单易学、编程效率高。MATLAB工具箱MATLAB除基本部分外还提供各种可选的 工具箱。MATLABT具箱分为两大类：功能性工具箱和科学性工具箱。MATLAB系统包含五个

5、主要部分：MATLA开发环境；MATLAB学函数库；MATLA语言；MATALB图形处理系统；MATLAB应用程序接口（ API）Math works公司的网址如下。wwW网址：匿名FTP服务：ftp.M.ftp .M 的影像站点：Novell.felk.cvut.cz新闻组：comp.soft-sys.matlab.www 及 FTP 的 in ternet IP地址：0 Math works公司的技术服务联系方式如下。技术支持：support ? BUG报道：bugs文件库：matlib2串联滞后的概念之后校正设计是指利用校正器对数幅频特性曲线具有负斜率（即幅频曲

6、线的渐近线与横坐标夹角的tan值小于零）的区段及其相频特性曲线具有负相移(即相频曲线的相角值小于零)区段的系统校正设计。这种设计方法的突出特点是 校正后系统的剪切频率比校正前的小， 系统的快速性能变差，但系统的稳定性能却得 到提高。可见，在系统快速性要求不是很高，而稳定性与稳态精度要求很高的场合， 滞后校正设计方案3串联滞后设计应用频率法确定滞后校正参数的步骤:1、根据稳态性能指针，绘制未校正系统的波德图2、选择滞后校正后的截止频率c3、确定滞后校正参数B4、确定滞后校正的参数T15、写出滞后传递函数6 绘制校正后的伯德图，检验性能指针4理论分析1、首先确定开环增益 K。 由于10 40)(l

7、im2、 未补偿系统开环传递函数应取：)12.0)(10625.0(40)(ssssG手工画出未补偿系统的对数幅频渐近特性曲线：如图(1)所示(1)确定各环节转折频率，依次标注在 3轴上：惯性环节1 :52 .01 12惯性环节2:160625 .01 2(2) 作 L(出)04.3240lg20lg20,1(dBKG(s)可知 40,1L ( 3 )的斜率为-20dB/dec的起始段。-20dB/dec，由-20dB/dec-20dB/dec，由-40dB/dec(调用了渐近线求法的子函数(3) 在51(惯性节点转折频率)处，L(变为-40dB/dec。(4) 在162(惯性节点转折频率)处

8、，L(变为-60dB/dec。 画出校正前Bode图渐近线的程序代码：bd_asymp2子函数见附录I)3、未补偿系统的性能：由图(1)中可知未补偿系统的14.5rad/s= 3 c ，算出未补偿系统的相角裕度为,说明待校正系统不3 0625.0arctan3 2.0arctan90 丫 cc稳定，而且穿越频率过大。在这种情况下，采用串联超 前校正是无效的。可以证明, 但超前网络的a值取到100时，系统的相角裕度不能超过40。，而且截止频率会继 续加大。考虑本题对截止频率没有要求， 故选用串联滞后校正可以满足需要的性能指 标。Y ，求出校正后的穿越频率c 3 ，由公式)3()( IIY ( 3ccc，在确定前)3 (cc可取6,求出丫( 3 c 05、根据求出的）丫 （c，通过球相角裕度公式,ccc 3 0625.0arctan3 2.0arctan90） 丫（ 3 使用试探法，解得srad/4.23 c确定滞后网络参数B和T。当srad/4.23 c2)可以测得424.5dB)(3 Lc，再由 )(3 -L20logbc0.06bST03.70函数为令 cbT 1.01线如图(2) 中)( Lcss TsbTssG7012.4111)(图(2)中)(L四、总结要求给出详细的体会参考文献（空一行：以下文献仅供格式参考，请勿拷贝）1