自动控制理论课程设计-基于自动控制理论的性能分析与校正

《自动控制理论课程设计-基于自动控制理论的性能分析与校正》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、课程设计报告(2012--2013年度第1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：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2013年1月18日《自动控制理论》课程设计任务书一、设计题目基于自动控制理论的性能分析与校正二、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

2、制理论和多变量控制理论等奠定基础。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

3、知识，主要包括MATLAB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、

4、稳定性判据和系统的频域响应。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

5、和最后的运行结果（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：指导教师：2013年1月18日三、设计正文（一）、控制系统的数学建模（1）已知系统的结构图如下：R（s）C(s)求整个系统的传递函数模型。解：利用LT1对象相乘>>clear>>G1=tf([5,1],[1,6,111]);>>G2=tf([15.6,29.32,1],[12,26,37,102,1]);>>G=G1*G2程序运行结果如

6、下：Transferfunction:78s^3+162.2s^2+34.32s+1----------------------------------------------------------------12s^6+98s^5+1525s^4+3210s^3+4720s^2+11328s+111(2)已知系统零极点增益模型：求其等效的传递函数模型。解：求其等效的传递函数模型的程序如下：z=[-1;-2];P=[0;-3;-4;-5];K=8;sys1=zpk(Z,P,K);sys=tf(sys1)程序运行结果为：Transferfunction:8s^2+24s+16---

7、-------------------------s^4+12s^3+47s^2+60s（二）、控制系统的时域分析(1)已知单位负反馈系统前向通道的传递函数为：试作出其单位阶跃响应曲线。解：根据题目要求，程序如下：>>%MATLABPROGRAMch4_1.ms1=tf(80,[120]);closys=feedback(s1,1);figure(1);step(closys);holdont1=[0:5:20];[y,t]=step(closys);根据程序得到以下