1、 课程设计报告课程设计报告 ( 2013- 2014 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 院 系： 自动化系 班 级： 自动化 1103 班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 1 周 成 绩： 日期： 2014 年 1 月 3 日 一、一、 课程课程设计设计的目的与要求的目的与要求 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
2、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 CONTROL SYSTEM 工具箱和 SI
3、MULINK 仿真软件，分析系统的性能。 二、二、 主要内容主要内容 1前期基础知识，主要包括 MA TLAB系统要素，MA TLAB语言的变量与语句，MA TLAB的矩 阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MA TLAB 系统工作空间信息，以及 MA TLAB 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
4、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。 三、三、 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 2013 年 12 月 30 日 2 时域分析法、频域分析 2013 年 12 月 31 日 3 根轨迹分析、系统校正 2014 年 1 月 2 日 4 整理打印课程设计报告，并答辩 2014 年 1 月 3 日 四、设计正文四、设计正文 1.1.系统模型题
5、目系统模型题目 例例 1.1 1.1 已知系统的传递函数 G（s）= 759521 4515 23 sss s ，用 MATLAB 将其转换为零极点模式。 解：解： num=15 45; den=1 21 95 75; G=tf(num,den) Transfer function: 15 s + 45 - s3 + 21 s2 + 95 s + 75 % %转换成零极转换成零极点增益模式点增益模式 z,p,k=tf2zp(num,den) z = -3 p = -15.0000 -5.0000 -1.0000 k = 15 % %还原成多项式模式还原成多项式模式 num,den=zp2tf(z,p,k) num = 0 0 15 45 den = 1.0000 21.0000 95.0000 75.0000 例例 1.2 1.2 单位负反馈开环传递函数为 )2)(1( 10 )( sss s sG求其闭环传递函数。 解：解： G=tf(1 10,1 3 2 0); H=tf(1,1); G_1=feedback(G,H) Transfer function: s + 10 - s3 + 3 s2 + 3 s + 10 2 2、时域分析题目、时域分析题目 例例 2.12.1 已知连续系统的的传递函数为 27243 64523 )( 2345 234 sssss
