课程设计任务书.doc

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1、西安文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业班级14级自动化2班课程自动控制理论课程设计题目控制系统的校正学号0803140229学生姓名殷佳蕊指导教师李国柱张伟雷俊红西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书学生姓名殷佳蕊专业班级自动化2班学号0803140229指导教师李国柱张伟雷俊红职称副教授讲师教研室自动化课程自动控制理论题目控制系统的校正任务与要求一、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为，校正装置在零点和极点可取如下数值：（1），；（2），；（3），。若保证闭环主导极点满足ξ＝

2、0.45，试分别对三种情况设计Kc，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、分别对三种情况设计Kc，使校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足ξ＝0.45。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。4、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。。二、要求：每位同学独立完成课程设计报告，不得雷同！做同一个题目的学生，所采用的设计方法或参数不能完全相同。

3、设计报告要写出详细的设计步骤，每步设计时用到的理论依据和结果。每个题目要求用命令格式和Simulink两种方式实现。开始日期2016.6.13完成日期2016.6.172016年6月8日目录课程设计目的……………………………………………1课程设计任务和要求……………………………………1未校正系统分析………………………………1设计校正装置及其分析…………………………………4设计校正后装置及其分析……………………………9系统的单位阶跃响应…………………………………………11计算系统的静态速度误差系数……………………………

4、…16分析校正器对系统的影响..…………………………………16一、课程设计目的自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用控制理论和相关课程知识的能力。 掌握自动控制原理中各种校正装置的作用及用法，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。锻炼学生使用模拟机实现控制系统。锻炼学生独立思考、动手解决问题的能力。二、

5、课程设计任务和要求1.课程设计任务：一、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为，校正装置在零点和极点可取如下数值：（1），；（2），；（3），。若保证闭环主导极点满足ξ＝0.45，试分别对三种情况设计Kc，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、分别对三种情况设计Kc，使校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足ξ＝0.45。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。4、分别画出系统校正前、后的开环系统的

6、奈奎斯特图，并进行分析。5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。。2.课程设计要求：每位同学独立完成课程设计报告，不得雷同！做同一个题目的学生，所采用的设计方法或参数不能完全相同。设计报告要写出详细的设计步骤，每步设计时用到的理论依据和结果。每个题目要求用命令格式和Simulink两种方式实现。三、未校正系统分析1.未校正系统的传递函数K的取值计算0系统的特征方程为：时，3条根轨迹从开环极点出发，时，3条根轨迹趋于无穷远。在之间存在根轨迹。，，分离点：分离角：与虚轴交点将代入中得到，由此得到K的取值

7、，可以绘制未校正系统的根轨迹图。如下图所示：图1.未校正系统的根轨迹图用MATLAB命令格式输入如下：G=zpk([],[0-1-5],1),rlocus(G)；rlocus(G)；bode(G)；nequist(G)152.未校正前系统的分析未校正系统的闭环根轨迹如下图：图2.未校正系统闭环传递函数根轨迹图有闭环系统的根轨迹图可以看出，传递函数的特征方程其中一个根具有负实部，另外两个根在虚轴上，表示为临街稳定，也就是不断震荡。由系统根轨迹图可以看出其全部图像并未全部位于S左半平面，所以系统不稳定。图3.未校正前系统

8、的bode图由bode图可以看出当对应幅频特性在等于零的部分所对应的对应相频特性正穿越15的次数为1，负穿越的次数为0，其图像并未全部位于以上，所以系统不稳定。图4.未校正系统的奈奎斯特图校正前奈奎斯特图穿过点两次次，所以系统并不稳定。四、设计校正装置及其分析㈠校正装置Kc的确定1.，，保证闭环主导极点满足ξ＝0.45。要满足上述条件，就要先得