MATLAB与仿真系统课程设计报告文档格式.docx

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指导教师：

崔新忠

大连海洋大学信息工程学院

自动化研究室

指导教师：

崔新忠

学号：

0918120123

地点:

自动化专业课程设计报告

大连海洋大学课程设计报告纸

学院:

专业班级:

姓名:

学号:

一、课程设计的目的与要求

1、课程设计目的：

（1）进一步理解和消化书本知识，运用所学知识和技能进行简单的设计。

（2）通过课程设计提高应用能力，为专业课的学习打下基础。

（3）培养查阅资料的习惯,训练和提高独立思考和解决问题的能力。

（4）对选定模型仿真，培养知识综合运用能力和技巧。

2、课程设计要求

从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下要求：

（1）能够正确理解课程设计的题目和意义，全面思考问题。

（2）运用科学合理的方法，认真按时完成。

二、课程设计课题的分析

既然根轨迹是系统特征方程的根随着某个参数变动在s平面上移动的轨迹，那么，根轨迹的形状不同，闭环特征根就不同，系统的性能就不一样。

工程上，为了改善系统的性能，往往需要对根轨迹进行改造。

从前面的分析可知，系统根轨迹的形状、位置完全取决于系统的开环传递函数中的零点和极点。

因此，可通过增加开环零、极点的手段来改造根轨迹，从而实现改善系统性能的目的。

根据根轨迹的绘制法，增加开环零、极点和偶被子对系统根轨迹的影响总结如下。

三、课程设计的内容与安排

根据所学知识，设计系统并建立数学模型，选择适当的模块，进行仿真试验，并对所建立的模块合理封装。

时间安排参考如下教学时间安排

教学安排

周一布置任务，查阅资料

周二设计

周三设计

周四仿真、调试

周五验收、总结报告

4、课程设计的步骤

开环零、极点对根轨迹的影响

（一）根轨迹概述

闭环系统的动态性能与闭环极点在s平面上的位置密切相关,系统的闭环极点也就是特征方程式的根.当系统的某一个或某些参量变化时,特征方程的根在s平面上运动的轨迹称为根轨迹.

根轨迹法即直接由开环传递函数求取闭环特征根的方法。

（2）根轨迹的基本概念

一个二阶系统

极点为：

p1=0,p2=-2

讨论：

k1=0时，s1=0,s2=-2;

k1=1时，s1=-1=s2;

k1=2时，s1=-1+j,s2=-1-j;

.

（3）举例

已知一个三阶系统开环传递函数

讨论：

零点对根轨迹的影响？

在不加任何零点的情况下：

num=[1];

den=[1220];

rlocus（num,den）;

title（'

无零点'

）;

在加零点的情况下：

num=[10];

subplot（2,1,2）;

增加零点-z=0'

num=[12];

subplot（2,2,1）;

增加零点-z=2'

num=[13];

subplot（2,2,2）;

增加零点-z=3'

）

从图中可以看出，增加开环零点后，使得根轨迹图形向s左半平面弯曲或移动，从而使闭环的稳定性提高。

而且，零点-z值愈大，即零点愈靠近虚轴，改善的效果愈明显。

开环极点对根轨迹的影响

已知一个二阶开环传递函数

在不加任何极点的情况下：

den=[120];

不加极点'

在加极点的情况下：

den=[1680];

增加极点-p=-4'

den=[1320];

增加极点-p=-1'

den=[1200];

增加极点-p=0'

增加开环极点，使得根轨迹向右弯曲或移动，相对稳定性变差。

而且，当极点值愈接近原点，系统的性能变得愈差。

当极点值-p=0时，系统将始终处于不稳定状态。

5、课程设计的结果

增加开环零点对根轨迹的影响

由绘制根轨迹的法则，增加一个开环零点，对系统的根轨迹有以下影响：

（1）改变了根轨迹在实轴上的分布。

（2）改变了根轨迹渐近线的条数、倾角及截距。

（3）若增加的开环零点和某个极点重合或距离很近，构成开环偶极子，则两者相互抵消。

因此，可加入一个零点来抵消有损于系统性能的极点。

（4）根轨迹曲线将向左偏移，有利于改善系统的动态性能，而且，所加的零点越靠近虚轴，影响越大。

增加开环极点对根轨迹的影响

由绘制根轨迹的法则，增加一个开环极点，对系统的根轨迹有以下影响：

（2）改变了根轨迹渐近线的条数、倾角和截距。

（3）改变了根轨迹的分支数。

（4）根轨迹曲线向右偏移，不利于改善系统的动态性能。

所增加的极点越靠近虚轴，这种影响就越大。

六、课程设计的心得与体会

短短的一周matalab课程设计，让我得到最大的心得和体会是：

有时候一件挺简单的事，想象起来应该是挺容易办到的，但是实际操作起来因为自身缺乏的知识太多而遭到处处碰壁，比如说在课程设计报考里，如何将简简单单的传函表达式写在word文档里，想想很easy，但是实际操作起来真的很麻烦，需要查阅资料方法，最后才通过XX查询在插入菜单中找到公式编辑器。

在此次课程设计中，我真真切切感觉到matalab强大的功能，第一次让我感觉到什么叫做学以致用，以及让我体会到理论与实际直接的结合，让我更加明白极点和零点的变化将改变这个系统动态性能，我觉得matalab真的是一门很强大的工具，我想在以后的学习以及工作中将受益无穷。

7、参考文献

【1】刘卫国。

陈兆平，张颖MATLAB程序设计与应用北京：

高等教育出版社，2006年7月第2版

【2】崔新忠MATLAB与仿真系统实验指导书自编教材2007年

【3】崔新忠主编李向军审MATLAB与仿真系统课程设计指导书2007年

【4】孟华主编自动控制原理机械工业出版社2007年9月