自动控制原理课程设计样本

1、扬州大学水利与能源动力工程学院课程实习报告课程名祢：自动控制原理及专业软件课程实习题目名称：三阶系统分析与校正年级专业及班级：建电1402姓名：王杰学号：指导教师：许慧评定成绩：教师评语：指导老师签名:年12月 27日一、课程实习的目的培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关 课程知识的能力；掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及 各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性 能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试 满足系统的指标；学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调 试；学会使用硬

2、件搭建控制系统；锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控 制相关工作打下较好的基础。二、课程实习任务某系统开环传递函数G(s)=K/s(0.1s+1) ( 0.2s+1)分析系统是否满足性能指标：系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01;相角裕度y=40度;如不满足，试为其设计一个pid校正装置。三、课程实习内容(1)未校正系统的分析：利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能(稳定性、 快速性)。作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指 标。绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方

3、法分析系统的频域性 能指标(相角裕度和幅值裕度，开环振幅)。利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析 和计算。并与Matlab计算值比较。选定合适的校正方案(串联滞后/串联超前/串联滞后-超前)，理 论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。绘画已校正系统的bode图，与未校正系统的bode图比较，判断校 正装置是否符合性能指标要求，分析出现大误差的原因。求此系统的阶跃响应曲线。分析采用的校正装置的效果。绘画模拟电路，提出校正的实现方式及其参数。总结(包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程实习 的认识等内容)自动控制原理及专业软件课程实习目录摘要第一章利用MAT

4、LAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第二章绘画根轨迹第三章作出单位阶跃输入下的系统响应第四章绘出系统开环传函的bode图第五章 求此系统的阶跃响应曲线 第六章绘画模拟电路致谢参考文献附录第一章 利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图(1)由稳态误差小于等于0.01即1/k=100因此选择 k=101未校正系统开环和闭环零极点图(K=110):clearclc num=101;den=conv(1 0,conv(0.1 1,0.2 1);G=tf(num,den);Gf二feedback(G,1,-1);figure(

5、1)pzmap(G);title(未校正系统开环零极点图)xlabel(实轴 x)ylabel(虚轴 j)figure(2)pzmap(Gf);title(未校正系统闭环零极点图)xlabel (实轴 x)ylabel (虚轴 j)I file Ecrt iew Insert Zockteip百百司k I CKe 第二章绘画根轨迹(2)绘画根轨迹，根据根轨迹分析未校正系统稳定性和快速性File E.dit Vieu/ ncert Tools 旦eskiop Window Help未柱正案航相轨演(2)绘画根轨迹，根据根轨迹分析未校正系统稳定性和快速性File E.dit Vieu/ ncert

6、 Tools 旦eskiop Window Help未柱正案航相轨演实轴M-3。-40系统稳定性分析0.02s3+0.3s2+s+k分析：闭环传递函数的特征方程：D( s) =0.02s3+0.3s2+s+k列出劳斯表：S30.021S20.3kS0.3-0.02k)/1.2Sk由劳斯稳定判据有：k0且0.3-0.02k0 ,即0k30,因此系统不稳定系统快速性分析系统的快速性要好，则闭环极点均应远离虚轴y,以便使阶跃响应中 的每个分量都衰减得更快。由图1可知，当系统根轨迹在s左半平面时, 闭环极点距s平面上虚轴越近，阻尼角增加，&变小，振荡程度加剧, 超调量变大，若特征根进一步靠近虚轴，衰减振荡过程变得很缓慢，系 统的快