matlab课程设计格式模板.docx
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matlab课程设计格式模板
第一章绪论
MATLAB由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。
而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
第二章理论计算设计及结果
2.1确定原系统数学模型
当开关S断开时，求原模拟电路的开环传递函数个G（s）
电路图由三部分组成，如图1所示
图1系统电路图
计算过程：
（1）确定G1（s）
=
R=100K
C=1uF
所以G1（s）=
=
（2）
=
R1=100K,R2=50K,R3=50K
所以G2（s）=
=1
（3）
=
R4=100K
=
+
R5=100K
C=10uF=10-2
所以G3（s）=
=
G（s）=G1（s）G2（s）G3（s）,所以G（s）=
2.2确定原系统性能：
c、（c）
开环传递函数A（ωc）=10/ωc2√ωc2+1=1原系统达到幅值穿越频率时A（ω）=1A（ωc）=10/ωc2√ωc2+1=1经计算由：
ωc=3.1
校正前系统的相位裕量为γ=180。
+φ（ωc）=180。
-90。
-arctan（ωc）
将ωc=3.1代入式中得γ=17.9。
。
2.3确定校正装置传递函数Gc（s），并验算设计结果
设超前校正装置的传递函数为：
，>1
若校正后系统的截止频率c=m，原系统在c处的对数幅值为L（c），则：
由此得：
=3.94
由，
得时间常数T为：
将a=3.94，ωm=4.4带入得T=0.11447
再将a=3.94，T=0.11447带入超前校正装置传递函数中得
=
第三章matlab仿真设计
利用Matlab进行仿真设计（校正），就是借助MATLAB相关语句进行上述运算，完成以下任务：
确定校正装置；
绘制校正前、后、校正装置对数频率特性；
确定校正后性能指标。
从而达到利用Matlab辅助分析设计的目的
单位反馈线性系统开环传递函数为：
要求系统在单位斜坡输入信号作用时，开环截止频率c≥4.4弧度/秒，相位裕量≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab进行串联超前校正。
1、绘制原系统对数频率特性，并求原系统幅值穿越频率wcp（c））、相位穿越频率wcg、相位裕量Pm[即（c）]、幅值裕量Gm
num=[10];
den=[1,1,0];
G=tf（num,den）;%求原系统传递函数
bode（G）;%绘制原系统对数频率特性
margin（G）;%求原系统相位裕度、幅值裕度、截止频率
[Gm,Pm,wcg,wcp]=margin（G）;
grid;%绘制网格线
原系统伯德图如图2所示，其截止频率、相位裕量、幅值裕量由
图中可见
图2校正前系统伯德图
2、求校正装置Gc（s）（即Gc）传递函数
L=20*log10（10/（4.4*sqrt（4.4^2+1）））;%求原系统在c=4.4处的对数幅值L
a=10^（-L/10）;
wc=4.4;
T=1/（wc*sqrt（a））;
numc=[a*T,1];
denc=[T,1];
Gc=tf（numc,denc）;
3、求校正后系统传递函数G（s）（即Ga）
numa=conv（num,numc）;
dena=conv（den,denc）;
Ga=tf（numa,dena）;
4、求校正后系统对数频率特性，并与原系统及校正装置频率特性进行比较
w=logspace（-1,2）;
bode（Ga）;
holdon;
bode（G,’:
’,w）;
holdon;
bode（Gc,’-.’）;
grid;
校正前后伯德图如图3所示，校正装置参数a=3.9417，T=0.11447，校正装置传递函数为
图3校正前、后、校正装置伯德图
5、求校正后系统截止频率wcp、相位裕量Pm、幅值裕量Gm，程序如下：
bode（Ga）;
margin（Ga）;
[Gm,Pm,wcp]=margin（Ga）;
grid;
校正后系统的伯德图如图4所示，在图中可见其截止频率、相位裕量、幅值裕量，校正后的各项指标都达要求。
图4
第四章Simulink仿真分析
4.1原系统单位阶跃响应
原系统仿真模型如图5所示
图5
系统运行后，其输出阶跃响应如图6所示
图6
4.2校正后系统单位阶跃响应
校正后系统仿真模型如图7所示
图7
系统运行后，其输出阶跃响应如图8所示
图8
4.3校正前后系统阶跃响应的比较
仿真模型如图9所示。
图9
系统运行后，器输出阶跃响应如图10所示。
图10
第五章确定有源超前校正网络参数R、C值
确定校正装置传递函数Gc（s）,并验算设计结果：
原得到超前校正前系统传递函数为Gc（s）=
=
校正后系统传递函数G（s）=
其相位裕量γ’=180。
+φ（ωc’）=180。
+（arctan0.456*4.4-90。
-arctan4.4-arctan0.11447*4.4）=49.8。
>45。
幅值裕量h=∞,系统的性能完全满足。
又有a=1+
R2=50K,R3=50K,a=3.94所以代入求得R=8.5KΩ；
又因为C=T/RT=0.11447,R=8.5KΩ代入得C=13.46uF。
五、校正装置的作用
在确定了合理性能指标以后，就可以进行系统的初步设计，着手选择系统的执行元件测量元件和放大器等，这些是构成控制器的基本元件，它们连同被控对象，组成控制系统的基本部分。
被控对象和控制装置的基本元部件确定以后，就可将系统组装起来。
那么，这是得系统是否能够全面符合性能指标的要求呢？
实践证明，一般不是很理想的，这就需要在系统联式之前进行认真的分析计算。
假使性能不佳，满足不了性能指标的要求，就要在容许范围内调整基本元件的某些特性和参数（最容易改变的是放大器的增益）。
如果经过这样的调整仍然达不到性能指标的要求，就得在原系统的基础上采取另外一些措施，即对系统加以“校正”。
所谓校正，就是给系统附加一些具有某种典型环节特性的点网络，模拟运算部件及测量装置等，靠这些环节的配置来有效地改善整个系统的性能，借以达到要求的指标。
由此可见，要改善系统的性能，有两个途径，一条是调整参数，另一条就是增加校正环节。
按照校正装置在系统在系统中的链接方式，控制系统校正方式可分为串联校正，反馈校正，前馈校正和符合校正四种。
总结
本次课程设计我们用到了Matlab软件，并且学会了如何使用它，对我们以后的学习和工作是有很大帮助的。
这次课程设计用到了很多方面的知识，有些知识只有在用到时才知道它的重要性，通过这次课程设计使我知道了学习要学的透彻，以及要经常地复习，这样才能最快的完成学习任务。
做完本次课程设计，使我对自动控制技术有了更深刻的了解，以前在课本上有很多不明白的问题，在完成课程设计的时候有了很多的思路，帮助我记忆了知识，理论是一方面，实践看来也很重要，以后自己应该加强实践的训练。
通过这次实践，找到了自己的不足，在以后的学习和生活中尽量的完善自己，认真复习和加强自己的实践能力，对每件事情都应尽可能的做到最好。
致谢：
在这次课程设计中我学到了很多关于自动控制的知识，更重要的是学会了相关软件的使用方法，在此真诚感谢老师的悉心指导与帮助。
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