自动控制原理课程设计 郎东旭

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1、课程设计报告(20--20年度第学期)名称：《自动控制理论》课程设计题目：基于自动控制理论的性能分析与校正院系：动力工程系班级：自动化10K1学号：1019120101107学生姓名：郎东旭指导教师：刘鑫屏设计周数：1周成绩：日期：2013年1月18日一、课程设计的目的与要求1．目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计，是课堂的深化。设置《自动控制理论A》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定

2、基础。作为自动化专业的学生很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。3.能灵活应用MATLAB的CONTROLSYSTEM工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。2．主要内容1．前期基础知识，主要包括MATLA

3、B系统要素，MATLAB语言的变量与语句，MATLAB的矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB系统工作空间信息，以及MATLAB的在线帮助功能等。2．控制系统模型，主要包括模型建立、模型变换、模型简化，Laplace变换等等。3．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。4．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。5．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

4、域响应。6．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。3．进度计划序号设计内容完成时间备注1基础知识、数学模型1天2时域分析法、频域分析1天3根轨迹分析1天4系统校正1天5整理打印课程设计报告，并答辩1天4．设计成果要求上机用MATLAB编程解题，从教材或参考书中选题，控制系统模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹分析法、控制系统的频域分析法每章选择两道题。第六章校正选三道，其中根轨迹超前校正一道、频域法超前校正一道、滞后校正一道。并针对上机情况打印课程设计报告。课程设计报告包括题目、解题过程及程序清单和最后的运行结果

5、（曲线），课程设计总结或结论以及参考文献。5．考核方式《自动控制理论课程设计》的成绩评定方法如下：根据1．打印的课程设计报告。2．独立工作能力及设计过程的表现。3．答辩是回答问题的情况。成绩评分为优、良、通过以及不通过4等。学生姓名：郎东旭指导教师：刘鑫屏2013年1月18日二、设计正文1控制系统模型【1】已知系统的的传递函数为，在MATLAB环境下获得其连续传递函数形式模型。已知系统的脉冲传递函数为，在MATLAB环境下获得其采样时间为8s的传递函数模型。解：z=[-1-3];p=[-2-3-5];k=7;G1=zpk(z,p,k);Ts=8;G2=zpk(z,p,k,Ts)

6、Zero/pole/gain:7(z+1)(z+3)-----------------(z+2)(z+3)(z+5)Samplingtime:8【2】若系统在阶跃输入r（t）=1（t）时，零初始条件下的输出响应,试求系统的传递函数和脉冲响应。解（1）R（s）=L[1（t）]=L[1(t)]=,C(s)=L[(c)]=L[]=-+则系统的传递函数为G（s）=输出响应的MATLAB程序为t=0:0.01:6;c=1-exp(-2*t)+exp(-t);plot(t,c);grid;xlabel('t');ylabel('c(t)');title('输出响应')输出响应曲线如图。（2

7、）系统脉冲响应：G(t)=脉冲响应的MATLAB程序为：t=0:0.01:6;g=0+2*exp(-2*t)-exp(-t);plot(t,g);grid;xlabel('t');ylabel('g(t)');title('脉冲响应')如图所示2控制系统的时域分析【1】已知二阶系统的传递函数为，，求=0.10.20.30.4。。。。。3时的阶跃响应和脉冲响应曲线。解wn=6;w2=wn*wn;num=w2;forks=0.1:0.1:3den=[12*wn*ksw2];figure(1);s