matlab自控课程设计---控制系统的综合设计

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1、自动控制原理课程设计专业：测控技术与仪器设计题目：控制系统的综合设计学生姓名：班级：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院摘要用MATLAB进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的初步运用。本课程设计首先针对校正前系统的稳定性能，用MATLAB画出其根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图进行分析，是否达到系统的要求，然后对校正装置进行参数的计算和选择，串联适当的超前校正装置。最后用MATLAB对校正前后的系统进行仿真分析，校正后的系统是否达到要求，并计算其时域性能指标。最后通过硬件连接检测出串联校正前后的伯德图，

2、对MATLAB产生图形进行检测。关键词：MATLAB校正前系统校正后系统伯德图。目录目录第一章自动控制原理课程介绍11.1自动控制原理11.2自动控制理论11.3自动控制系统11.4课程设计主要内容21.5该课程设计涵盖的基本知识点2第二章MATLAB概述3第三章课程设计理论基础43.1设计内容43.2设计要求53.3理论计算5第四章用MATLAB-SIUMLINK进行仿真分析84.1MATLAB仿真设计84.2SIUMLINK仿真分析11第五章硬件设计与检测15课程设计总结18参考文献19附录:校正后硬件电路连接图20第一

3、章自动控制原理课程介绍第一章自动控制原理课程介绍1.1自动控制原理自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。1.2自动控制理论自控是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后已形成

4、完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。1.3自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。2

5、0第一章自动控制原理课程介绍1.4课程设计主要内容该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。1.5该课程设计涵盖的基本知识点1．简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算；2．方框图和信号流图的变换和化简；3．开环传递函数与闭环传递函数的推

6、导和计算；4．线性连续系统的动态过程分析；5．代数稳定判据及其在线性系统中的应用；6．根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制；7．用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性；8．波德图和奈奎斯特图的绘制；9．奈奎斯特稳定判据及应用；10．用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性；11．校正的基本原理及设计方法；12．简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法；13．采样系统的分析及校正的基本方法。20第二章MATLAB概述第二章MATLAB概述MATLAB俗称“矩阵实验室”，是MatrixLaboratory的缩写。19

7、84年由美国MathWorks公司研制开发，以矩阵计算为基础的交互式的功能强大的科学及工程计算软件。首创者是在数值线性代数领域颇有影响的Cleve博士。他也是生产经营MATLAB产品的MathWorks公司的创始人之一。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一块，并提供了大量的内置函数，从而使其广泛应用于数学计算和分析、自动控制、系统仿真、数字信号处理、图形图像分析、数理统计、人工智能、虚拟现实技术、通讯工程、金融系统等领域。时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，MATLAB已经发展成为适合多学科、多种工作平

8、台的功能强大的大型软件。在国外，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLA