1、 课程设计报告课程设计报告 ( 2012- 2013 年度第 1 学期) 名 称： 自动控制理论课程设计 题 目：基于自动控制理论的性能分析与校正 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 日期： 2013 年 6 月 18 日 自动控制理论课程设计自动控制理论课程设计 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目 基于自动控制理论的性能分析与校正 二、课程二、课程设计设计的目的与要求的目的与要求 1 1 目的与要求目的与要求 本课程为自动控制理论的课程设计，是课堂的深化。设置自动控制理论课程设 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
2、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、3.能灵活应用 MATLAB 的 CONTROL SYSTEM 工具箱和 SIMULINK 仿真软件，分析系统的性 能。 2 2 主要内容主要内容 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
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。 3 3 进度计划进度计划 序号序号 设计内容设计内容 完成时间完成时间 备注备注 1 基础知识、数学模型 1 天 2 时域分析法、频域分析 1 天 3 根轨迹分析 1 天 4 系统校正 1 天 5 整理打印课程设计报告，并答辩 1 天 4 4 设计成果要求设计成果要求 上机用 MATLAB
5、 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。第六章校正选三 道，其中根轨迹超前校正一道、频域法超前校正一道、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 5 考核方式考核方式 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答辩是回答问题的情况。 成绩评分为优、良、通过以及不通过 4 等。 学生姓名： 指导教师： 2013 年 1 月 18 日 三、设计正文三、设计正文 （一） 、控制系统的数学建模（一） 、控制系统的数学建模 （1）已知系统的结构图如下： 求整个系统的传递函数模型。 解： 利用 LT1 对象相乘 clear G1=tf(5,1,1,6,111); G2=tf(15.6,29.32,1,12,26,37,102,1); G=G1*G2 程序运行结果如下： Transfer function: 78 s3 + 162.2 s2 + 34.32 s + 1 - 12 s6 + 98 s5 + 1525 s4 + 3210 s3 + 4720 s2 + 11328 s
