1、 自动控制原理课程设计 专专 业业： 测控技术与仪器 设计题目设计题目： 控制系统的综合设计 学生姓名学生姓名： 班级班级： 学号：学号： 指导教师：指导教师： 分院分院院长院长： 教研室主任：教研室主任： 电气电气工程学院工程学院 摘摘 要要 用MATLAB进行控制系统的超前校正设计是对所学的自动控制原理的 初步运用。本课程设计首先针对校正前系统的稳定性能，用 MATLAB 画出 其根轨迹、奈奎斯特曲线及伯德图进行分析，是否达到系统的要求，然后 对校正装置进行参数的计算和选择，串联适当的超前校正装置。最后用 MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，校正后的系统是否达到要求， 并计算其时域
2、性能指标。最后通过硬件连接检测出串联校正前后的伯德图， 对 MATLAB 产生图形进行检测。 关键词：MATLAB 校正前系统 校正后系统 伯德图。 目录 目目 录录 第一章 自动控制原理课程介绍 .1 1.1 自动控制原理 1 1.2 自动控制理论 1 1.3 自动控制系统 1 1.4 课程设计主要内容 2 1.5 该课程设计涵盖的基本知识点 2 第二章 MATLAB 概述 .3 第三章 课程设计理论基础 .4 3.1 设计内容 4 3.2 设计要求 5 3.3 理论计算 5 第四章 用 MATLAB-SIUMLINK 进行仿真分析8 4.1 MATLAB 仿真设计 8 4.2 SIUMLI
3、NK 仿真分析 . 11 第五章 硬件设计与检测 .15 课程设计总结 .18 参考文献 .19 附录:校正后硬件电路连接图 .20 第一章 自动控制原理课程介绍 1 第一章第一章 自动控制原理课程介绍自动控制原理课程介绍 1.11.1 自动控制原理自动控制原理 自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备 或装置（称为控制装置或控制器） ，使机器，设备或生产过程（统称被控对 象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。 1.21.2 自动控制理论自动控制理论 自控是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈 理论为基础的自动调节原理，主要用于工
4、业控制，二战期间为了设计和制 造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反 馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后已 形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论， 它主要研究单输入-单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。 1.31.3 自动控制系统自动控制系统 为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照 一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自 动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量， 它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装 置则是对
5、被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和 方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控 制系统。 第一章 自动控制原理课程介绍 2 1.41.4 课程设计课程设计主要内容主要内容 该课程是自动控制理论的基础，其主要内容包括：自动控制系统的基 本组成和结构、自动控制系统的性能指标，自动控制系统的类型（连续、 离散、线性、非线性等）及特点、自动控制系统的分析（时域法、频域法 等）和设计方法等。通过本课程的学习，学生可以了解有关自动控制系统 的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析 和设计方法等。 1.51.5 该课程设计该课程设计涵盖的基
6、本知识点涵盖的基本知识点 1简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算； 2方框图和信号流图的变换和化简； 3开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算； 4线性连续系统的动态过程分析； 5代数稳定判据及其在线性系统中的应用； 6根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制； 7用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性； 8波德图和奈奎斯特图的绘制； 9奈奎斯特稳定判据及应用； 10用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性； 11校正的基本原理及设计方法； 12简单非线性控制系统分析的描述函数分析方法及相平面方法； 13采样系统的分析及校正的基本方法。 第二章 MATLAB 概述 3 第二章第二章 MATLAB 概述概述 MATLAB 俗称“矩阵实验室”，是 Matrix Laboratory 的缩写。1984 年由 美国 Math Works 公司研制开发，以矩阵计算为基础的交互式的功能强大的 科学及工程计算软件。首创者是在数
