自动控制原理课程设计心得体会.docx
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自动控制原理课程设计心得体会
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自动控制原理课程设计心得体会
篇一：
华电自动控制原理课程设计
正
科技学院课程设计报告
（20XX--20XX年度第一学期）
名称：
《自动控制理论》课程设计题院系：
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
设计周数：
1周
成绩：
20XX年1月15日
日期：
一、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、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。
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。
第六章校正选四道，其中根轨迹超前校正一道、根轨迹滞后校正一道、频域法超前校正一道、频域法滞后校正一道。
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．答辩时回答问题的情况。
成绩评分为优、良、中、及格以及不及格5等。
学生姓名：
指导教师：
20XX年1月15日
二、设计正文
10s?
2
，在mATLAb环境下获得其连续传递函数形式32
s?
0.1s
10z?
2
模型。
已知系统的脉冲传递函数为g（s）?
3，在mATLAb环境下获得其采样时间为
z?
0.1z2
2-1.已知系统的传递函数为g（s）?
4s的传递函数形势模型。
解：
num=[102];den=[10.1];g1=tf（num,den）;Ts=4;g2=tf（num,den,Ts）g2=10z+2--------z+0.1
?
?
?
3x（t）?
y（t）?
9?
?
?
x（0）?
0?
2-2.求解微分方程组?
?
?
?
，?
y（0）?
5?
?
?
?
4y（t）?
x（t）?
2y（t）?
0?
?
?
解：
[x,y]=dsolve（‘3*Dx+y=9,-1*x+4*Dy+2*y=0’,’x（0）=0,y（0）=5’）x=
18-（38*3^（1/2）*sin（（3^（1/2）*t）/12））/（3*exp（t）^（1/4））-（18*cos（（3^（1/2）*t）/12））/exp（t）^（1/4）y=
9-（14*3^（1/2）*sin（（3^（1/2）*t）/12））/exp（t）^（1/4）-（4*cos（（3^（1/2）*t）/12））/exp（t）^（1/4）
3-1.单位负反馈系统的开环传递函数g（s）?
系统的单位阶跃响应；
解：
num=[4];den=conv（[10],[12]）;g1=tf（num,den）;g11=feedback（g1,1）;
t=0:
0.1:
20;y=step（g11,t）;plot（t,y,k）;title（steptespondcurve）;text（20.5,0,s）;gridon;l=length（y）;
4
，试求：
s（s?
2）
3-2.已知闭环系统特征方程如下，判定系统稳定性及根的分布情况。
（1）s+20s+9s+100=0
4
3
2
3
2
（2）s+20s+9s+200=0
5
4
3
2
32
（3）s+2s+8s+4s+3=0（4）s+12s+44s+48s+5s+1=0解：
（1）d=[1209100];r=roots（d）r=-19.8005+0.0000i-0.0997+2.2451i-0.0997-2.2451i三个根都分布在左半平面，系统稳定
（2）d=[1209200];r=roots（d）r=-20.0487+0.0000i0.0243+3.1583i0.0243-3.1583i
三个根分布在右半平面，系统不稳定（3）d=[12843];r=roots（d）r=-0.7555+2.5001i-0.7555-2.5001i-0.2445+0.6165i
篇二：
自动控制原理课程设计
金陵科技学院课程设计目录
目录
绪论.....................................................1
一课程设计的目的及题目..................................2
1.1课程设计的目的......................................2
1.2课程设计的题目......................................2
二课程设计的任务及要求..................................3
2.1课程设计的任务......................................3
2.2课程设计的要求......................................3
三校正函数的设计........................................4
3.1理论知识............................................4
3.2设计部分............................................5
四传递函数特征根的计算.................................10
4.1校正前系统的传递函数的特征根.......错误！
未定义书签。
4.2校正后系统的传递函数的特征根.......错误！
未定义书签。
五系统动态性能的分析...................................13
5.1校正前系统的动态性能分析...........................13
5.2校正后系统的动态性能分析...........................15
六系统的根轨迹分析.....................................19
6.1校正前系统的根轨迹分析.............................19
6.2校正后系统的根轨迹分析.............................21
七系统的奈奎斯特曲线图.................................23
7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图.........................23
7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图........................244
八系统的对数幅频特性及对数相频特性.....................24
8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性.............25
8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性错误！
未定义书签。
总结...................................................267参考文献................................错误！
未定义书签。
绪论
在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。
控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。
校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。
常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。
在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。
各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。
不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。
在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为pID（比例-积分-微分）调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
一课程设计的目的及题目
1.1课程设计的目的
1、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能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。
2、学会使用mATLAb语言及simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
1.2课程设计的题目已知单位负反馈系统的开环传递函数g（s）?
K0，试用频率法设计串联s（s?
2）（s?
40）
0滞后——超前校正装置，使系统的相角裕量?
?
40，静态速度误差系数Kv?
20s?
1。
二课程设计的任务及要求
2.1课程设计的任务
设计报告中，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正（须写清楚校正过程），使其满足工作要求。
然后利用mATLAb对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析，针对每一问题分析时应写出程序，输出结果图和结论。
最后还应写出心得体会与参考文献等。
2.2课程设计的要求
1、首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。
要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数T，a等的值。
2、利用mATLAb函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是否稳定，为什么?
3、利用mATLAb作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系？
求出系统校正前与校正后的动态性能指标σ%、tr、tp、ts以及稳态误差的值，并分析其有何变化？
4、绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交点的坐标和相应点的增益K值，得出系统稳定时增益K的变化范围。
绘制系统校正前与校正后的nyquist图，判断系统的稳定性，并说明理由？
5、绘制系统校正前与校正后的bode图，计算系统的幅值裕量，相位裕量，幅值穿越频率和相位穿越频率。
判断系统的稳定性，并说明理由？
?
?
三校正函数的设计
要求：
首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。
要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数T，a等的值。
3.1校正步骤
应用频率特性法设计串联滞后-超前校正装置的步骤如下：
（1）根据稳态误差要求，确定开环增益K0。
（2）利用已确定的开环增益，画出未校正系统的对数频率特性，确定未校正系统的剪切频率?
c0，相角裕度?
0和幅值裕度gm以检验性能指标是否满足要求。
若不满足要求，则执行下一步。
（3）确定滞后校正器传递函数的参数
gc1（s）?
1?
bT1s1?
T1s
式中b?
1,111要距wc1较远为好。
工程上常选择?
wc1,?
wc1,T1bT1bT1
1?
0.1wc1bT1
（4）选择一个新的系统剪切频率wc2，使在这一点超前校正所提供的相位超前量达到系统相位稳定裕量的要求。
又要使得在这一点原系统加上滞后校正器综合幅频特性衰减为0db，即L曲线在wc2点穿越横坐标。
（5）确定超前校正器传递函数的参数
式中a?
1。
由以下表达式：
gc2（s）?
1?
a2s1?
T2s
?
10lga?
L（?
c2）
还有公式
?
c2?
?
m?
求出参数a、T1aT
（6）画出校正后的系统的bode图，并验算已校正系统相角裕量和幅值裕量。
篇三：
自动控制原理课程设计
课程设计报告
题目
课程名称自动控制原理
院部名称机电工程学院
专业电气工程及其自动化
班级10电气
（1）班
学生姓名管志成
学号1004103027
课程设计地点
课程设计学时
指导教师陈丽换
金陵科技学院教务处制
目录
绪论....................................................（:
自动控制原理课程设计心得体会）.......................................................1
一、课程设计的目的及题目....................................................................2
1.1课程设计的目的...........................................................................2
1.2课程设计的题目...........................................................................2
二、课程设计的任务及要求....................................................................3
2.1课程设计的任务...........................................................................3
2.2课程设计的要求...........................................................................3
三、校正函数的设计................................................................................4
3.1理论知识........................................................................................4
3.2校正系统设计...............................................................................5
四、传递函数特征根的计算..................................................................10
4.1校正前系统传递函数的特征根.................................................10
4.2校正后系统传递函数的特征根.................................................11
五、系统动态性能的分析......................................................................12
5.1校正前系统动态性能分析.........................................................12
5.2校正后系统动态性能分析.........................................................16
5.3结果分析......................................................................................19
六、系统的根轨迹分析..........................................................................21
6.1校正前系统的根轨迹分析.........................................................21
6.2校正后系统根轨迹分析.............................................................23
七、系统的幅相特性..............................................................................26
7.1校正前系统的幅相特性.............................................................26
7.2校正后系统的幅相特性.............................................................27
八、系统的对数幅频特性及对数相频特性..........................................28
8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性.........................28
8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性.........................29
总结.........................................................................................................32
参考文献...................................................................................................32
绪论
在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，
而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。
控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。
校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。
常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。
在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。
各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。
不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。
在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为pID（比例-积分-微分）调节器，它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
1.1课程设计的目的
1）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补
偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能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。
2）学会使用mATLAb语言及simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
1.2课程设计的题目g（s）?
K0
s（s?
10）（s?
60），试用频率法已知单位负反馈系统的开环传递函数
设计串联超前——滞后校正装置，使
（1）输入速度为1rads时，稳态误差不大0?
?
30rad于。
（2）相位裕度，截止频率为20rads。
（3）放大器的增益不
变。
2.1课程设计的任务
设计报告中，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正
（须写清楚校正过程），使其满足工作要求。
然后利用mATLAb对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析，针对每一问题分析时应写出程序，输出结果图和结论。
最后还应写出心得体会与参考文献等。
2.2课程设计的要求
1）首先，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使
其满足工作要求。
要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数T，?
等的值。
2）利用mATLAb函数求出校正前与校正后系统的特征根，并判断其系统是
否稳定，为什么?
3）利用mATLAb作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃
响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系。
求出系统校正前与校正后的动态性能指标σ%、tr、tp、ts以及稳态误差的值，并分析其有何变化。
4）绘制系统校正前与校正后的根轨迹图，并求其分离点、汇合点及与虚轴交
?
?
点的坐标和相应点的增益K值，得出系统稳定时增益K的变化范围。
绘制系统
校正前与校正后的nyquist图，判断系统的稳定性，并说明理由。
5）绘制系统校正前与校正后的bode图，计算系统的幅值裕量，相位裕量，
幅值穿越频率和相位穿越频率。
判断系统的稳定性，并说明理由。
升级会员 