自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)1

一

引言意義：本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)控制原理（線性連續(xù)系統(tǒng)）課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)；設(shè)計(jì)內(nèi)容：以一個(gè)給定控制系統(tǒng)為研究對象，要求學(xué)生綜合應(yīng)用控制原理課程所學(xué)的理論和已掌握的實(shí)驗(yàn)技能，按著給定的性能指標(biāo)，獨(dú)立地分析設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)研究、調(diào)試出一個(gè)符合性能指標(biāo)的隨動(dòng)系統(tǒng)。目的：通過該實(shí)踐環(huán)節(jié)，使同學(xué)們能在各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中提高自己的分析問題和解決實(shí)際問題的能力，對于鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)踐能力，把理論和實(shí)踐很好的結(jié)合起來有著重要的意義。2二設(shè)計(jì)題目31、設(shè)單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)在階躍輸入下的超調(diào)量；調(diào)節(jié)時(shí)間ts≤5S，而單位斜坡輸入時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差42、已知對象的傳遞函數(shù)為：要求設(shè)計(jì)控制器，使系統(tǒng)性能指標(biāo)滿足：53、已知某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，要求設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)Gc（S），使系統(tǒng)對于階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差為0，使系統(tǒng)校正后的相角裕量:幅值裕量:6+-控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

74、設(shè)有單位反饋系統(tǒng)，具有如下的開環(huán)傳遞函數(shù)：

試確定校正環(huán)節(jié)，使控制性能滿足：開環(huán)放大系數(shù)K=10S-1，相角裕度，幅值裕度20lgKg=+10分貝；

8三、設(shè)計(jì)步驟1、設(shè)計(jì)的目的（1）掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校正的步驟和方法。（2）掌握對控制系統(tǒng)相角裕度、穩(wěn)態(tài)誤差、剪切頻率、相角穿越頻率以及增益裕度的求取方法。（3）掌握利用Matlab對控制系統(tǒng)分析的技能。（4）提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析能力。92、設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求（1）設(shè)計(jì)的任務(wù)就是知道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)后的性能要求，也就是題目（2）設(shè)計(jì)的要求

①分析原有系統(tǒng)性能，確定串聯(lián)校正方式②畫校正前系統(tǒng)的bode圖，校正裝置的Bode圖、校正后系統(tǒng)的Bode圖③用Matlab程序或Simulink來進(jìn)行仿真④畫校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線103、設(shè)計(jì)步驟（1）原有系統(tǒng)的分析，包括畫原系統(tǒng)的Bode圖并求剪切頻率Wc0以及γ0

[mag,phase,w]=bode(num,den)[gm,pm,wg,wc]=margin(mag,phase,w)%gm為增益裕度，pm為相角裕度，wg為相角穿越頻率，wc為剪切頻率

G=tf(num,den);margin(G);grid

11（2）用Matlab或Simulink對原系統(tǒng)進(jìn)行分析12（3）校正方法的確定根據(jù)原系統(tǒng)的頻域指標(biāo)和校正后系統(tǒng)的頻域指標(biāo)來確定串聯(lián)校正的方式。

（4）校正裝置求取根據(jù)確定的校正方式對系統(tǒng)校正的步驟來逐步計(jì)算，得出系統(tǒng)的校正裝置的數(shù)學(xué)模型。13（5）校正裝置的Bode圖繪制14（6）校正后系統(tǒng)的分析首先寫出校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：再畫校正后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1516（7）畫出校正前后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)17184、課程設(shè)計(jì)過程中的遇到的問題及解決的方法；設(shè)計(jì)的總結(jié)和體會(huì)5、參考文獻(xiàn)19四課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式：

1．要求：獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，不得雷同；

2．格式：使用課程設(shè)計(jì)專用封面和紙張撰寫；20

3．

課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：（１）

設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求；（２）

設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)步驟：未校正系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的測試方法，未校正系統(tǒng)的框圖及性能指標(biāo)的測試方法和有關(guān)數(shù)據(jù)、測試框圖；整理并列表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、曲線，校正網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原理及計(jì)算機(jī)仿真（附有關(guān)仿真圖）、電模擬圖；校正后系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果（附有關(guān)仿真圖）；校正后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線及動(dòng)態(tài)指標(biāo)，靜態(tài)誤差。（３）

課程設(shè)計(jì)主要儀器設(shè)備（注明、編號(hào)、型號(hào)、名稱）；（4）課程設(shè)計(jì)過程中的遇到的問題及解決的方法；（5）課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)全面總結(jié)課程設(shè)計(jì)中自己所做的工作、心得體會(huì)，提出改進(jìn)意見。

21七．參考文獻(xiàn)

[1]胡壽松

自動(dòng)控制原理

北京：國防工業(yè)出版社

[2]章燕申

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

北京：清華大學(xué)出版社

[3]魏克新

MATALAB語言與自動(dòng)控制系統(tǒng)