自动控制原理课程设计

1、PAGE 13 -学号：1309211004 2013 - 2014 学年 第 2 学期 自动控制原理课 程 设 计 报 告题 目： 自动控制原理课程设计 专 业： 电气工程学院自动化 班 级： 13自动化专升本 姓 名： 指导教师： 成 绩： 电气工程学院2014 年 5月 25日目录一摘要 2 二课程设计任务书 3 (1)设计目的 3 （2）设计任务 3 （3）设计具体要求 3三正文 4 （1）任务一 4 （2）任务二 5四参考文献 7五附录程序 7六自我评价 10七指导老师评价 11摘要自动控制原理是自动化类、自动化类等专业的必修课程，是理论性和工程应用性都很强的技术基础课。其特点是具有

2、很强的概括性和抽象性，数学含量的大且计算复杂。本课程设计主要内容包括古典自动控制理论设计和自控控制MATLAB的仿真，通过MATLAB的仿真，这不但便于核实运算结果的正确性，而且便于修改参数，从而完善控制系统的设计性能。MATLAB主要是面对科学计算、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。通过本课程设计，掌握自动控制理论工程设计的基本方法和软件的使用。课 程 设 计 任 务 书一设计的目的1.根

3、据系统的开环传递函数绘制系统根轨迹图。2. 会利用MATLAB软件绘制系统的仿真连接图和阶跃图。3. 设计系统的校正装置，相角超前用于补偿固有部分 附近的相角滞后，以提高相角稳定裕量，改善系统动态性能，达到设计要求。二、设计任务1.设计一个系统矫正装置，使得系统的相角裕量和截止频率满足设计要求。2画出系统的bode图，并分析系统的性能。3建立系统的仿真连接图，通过编写M文件作出系统的响应曲线。4.使用bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，是指满足设计要求。三、设计具体要求任务一：1.编程绘制原系统的Bode图，并画出根轨迹；2整理设计结果任务二：1.学会编制开环传递函数Bode图即会使用

4、Bode函数2.求出系统的相对裕量（幅值裕量与相角裕量）3.整理设计结果。四、正文任务一：1.画出开环传递函数为 的控制系统的根轨迹和K=16时的BODE图。 *设计步骤 （1）根据系统的开环传递函数绘制根轨迹图 做原系统的根轨迹图，检查是否满足题目设计系能指标与要求在程序文件下执行如下Matlab程序 num=1 2;den=conv(conv(conv(1 2,1 4),1 8),1 2 5); rlocus(num,den); %出现根轨迹图 num=16,32; num=1 2;den=conv(conv(conv(1 2,1 4),1 8),1 2 5); bode(num,den)

5、 %出现BODE图2.根轨迹图3. 系统的BODE图任务二：已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为: 试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使之满足：（1）在斜坡信号r(t)=R t作用下，系统的稳态误差ess0.001R;（2）系统校正后,相角稳定裕度4348。 系统写波响应和稳态误差：num=1;den=conv(conv(1,0,0.1,1),0.001,1)p=roots(den);sys=tf(num, den);t=0:0.01:3;u=t;y=lsim(sys,u,t,0);subplot(121),plot(t, y),grides=1-y;subplot(122),

6、plot(t,es),grid系统的频率特性：num=1;den=conv(conv(1,0,0.1,1),0.001,1)f=tf(num,den);figure(1)margin(f)figure(2)bode(f)S= allmargin(f)结果如下：den =0.0001 0.1010 1.0000 0S = GainMargin: 1.0100e+003 GMFrequency: 100.0000 PhaseMargin: 84.2610 PMFrequency: 0.9950 DelayMargin: 1.4781 DMFrequency: 0.9950 Stable: 1五、参

7、考文献 胡寿松.自动控制原理第五版.科学出版社 胡寿松.自动控制原理习题解答第五版.科学出版社 刘豹.自动控制原理.机械工业出版社六、附录程序1、绘制未校正系统零极点图的程序：num=20;den=1,1,0;Gs=tf(num,den)figure(1)pzmap(Gs)title(开环零极点)GBs=feedback(Gs,1)figure(2)pzmap(GBs)title(闭环零极点)2、绘制校正前系统根轨迹图的程序：num=1;den=1,1,0;rlocus(num,den)title(校正前根轨迹图)3、绘制校正前阶跃响应以及计算一些性能指标的程序：clcnum=20;den=1,1,20;zhongzhi=polyval(num,0)/polyval(den,0) %计算终值step(num,den)gridtitle(校正前阶跃响应)y,x,t=step(num,den);ym=max(y); %求峰值tp=spline(y,t,ym) %spline（）为插值函数，求得y为最大值ym时对应的时间tpovershoot=100*(ym