1、自动控制原理及系统仿真课程设计自动控制原理及系统仿真课程设计 目录目录 一、一、设计要求设计要求.2 二、二、设计报告的要求设计报告的要求.2 三、三、题目及要求题目及要求.2 一）自动控制仿真训练一）自动控制仿真训练.2 二）控制方法训练二）控制方法训练.7 1. 微分先行控制微分先行控制7 2. Smith 预估控制预估控制.8 3. 大林算法控制大林算法控制9 三三） 控制系统的设计） 控制系统的设计.10 1. 双容水箱串级控制系统的设计双容水箱串级控制系统的设计10 2. 基于数字控制的双闭环直流电机调速系统基于数字控制的双闭环直流电机调速系统设计设计12 四、心得体会四、心得体会1
2、5 1 一、一、设计要求设计要求 1、完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守 实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐 在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查 运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 4、加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给 出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有 1/3 时间不到或没有任何运行 结果，视为不合格。 二、二、设计报告的要求设计报告
3、的要求 1、理论分析与设计 2、题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3、设计中的心得体会及建议。 三、三、题目及要求题目及要求 一）自动控制仿真训练一）自动控制仿真训练 1、已知两个传递函数分别为： ss xG s xG 2 21 3 2 )(, 13 1 )( 在 MATLAB 中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； 在 MATLAB 中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型。 第一部分 num=1 den=3 1 G=tf(num,den) E F=zero(G) A B C D=tf2ss(num,den) 第二部分 num=2 den=3 1 0 G=tf(num,de
4、n) E F=zero(G) A B C D=tf2ss(num,den) 第三部分 num1=1 den1=3 1 G1=tf(num1,den1) num2=2 2 den2=3 1 0 G2=tf(num2,den2) G3=G1*G2 G4=G1+G2 2、系统的传递函数模型为 24503510 24247 )( 234 23 ssss sss sG，判断系统的稳定 性。 num=1 7 24 24 den=1 10 35 50 24 G=tf(num,den) p=eig(G) p1=pole(G) r=roots(den) 3、单位负反馈系统的开环传递函数为 )22)(73.2(
5、)( 2 ssss k sG ，绘制根轨 迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。 num=1 den=conv(1 2.73 0,1 2 2) rlocus(num,den) axis(-8 8 -8 8) figure(2) r=rlocus(num,den); plot(r,-) axis(-8 8 -8 8) gtext(x) gtext(x) gtext(x) Simulink 仿真结果如下： 3 4、 已知系统的开环传递函数为 )15.0)(12.0( )110(5 )( 2 ssss s sG ， 绘制系统的 Bode 图和 Nyquist,并能够求出系统的幅值裕度和相角裕度。 s=tf(s) G=5*(10*s+1)/(s*(s2+0.2*s+1)*(0.5*s+1) figure(1) bode(G) grid figure(2) nyquist(G) grid axis(-2 2 -5 5) Simulink 仿真结果如下： Bode图 4 Nyquist图 5、考虑如图所示的反馈控制系统的模型，各个模块为 432 4 )( 23 sss sG， 3 3 )( s s sG c ，
