1、 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： 动力系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 1 周 成 绩： 日期： 2014 年 1 月 16 日 一、课程一、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题，并给以后的模 糊控制理论、最优控
2、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 SIMULINK 仿真软件，分析系统的性
3、 能。 二、设计正文二、设计正文 1控制系统的数学控制系统的数学建模建模 (1). 已知系统的脉冲传递函数为 7654 32 )( 23 2 sss ss sG 求其等效的传递函数模型。 解： MA TLAB程序如下： num=1 2 3; den=4 5 6 7; Ts=4; G1=tf(num,den,Ts) 程序运行结果为： Transfer function: z2 + 2 z + 3 - 4 z3 + 5 z2 + 6 z + 7 （2）已知系统的脉冲传递函数为 )8)(4)(1( )2)(1(4 )( sss zz sG，在 MA TLAB环境下获得其 采样时间为 4S 的传递函数
4、形式模型 解： MA TLAB程序如下 z=-1 -2; p=-1 -4 -8; k=4; Ts=4; G1=zpk(z,p,k,Ts) 程序运行结果为： Zero/pole/gain: 4 (z+1) (z+2) - (z+1) (z+4) (z+8) Sampling time: 4 2.控制系统的时域分析控制系统的时域分析 (1) 假设系统开环传递函数为 23268 15 )( 23 sss sG 求系统的单位负反馈下的阶跃响应曲线。 解： 程序为： num0=15; den0=1 8 26 23; numc,denc=cloop(num0,den0) t=0:0.1:20; y,x,t
5、=step(numc,denc,t); plot(t,y) 程序运行结果为 numc = 0 0 0 15 denc = 1 8 26 38 根据程序得到以下响应曲线： (2) 已知二阶系统传递函数为: )31)(31( 3 )( isis sG 求动态性能曲线和上升时间，峰值时间，超调量，调节时间等性能指标。 G=zpk( ,-1+3*i,-1-3*i ,3); C=dcgain(G) y,t=step(G); plot(t,y) grid Y,k=max(y); timetopeak=t(k) percentovershoot=100*(Y-C)/C n=1; while y(n)0.98*C) end setllingtime=t(i) 运行后显示的结果为 C（稳定幅值） = timetopeak（峰值时间） = 0.3000 1.0491 Percentovershoot（超调量） = risetime （上升时间）= 35.0914 0.6626 setllingtime （调节时间）= 3.5337 响应图如下 3. 控制系统的频域分析控制系统的频域分析 (1) 有二阶系统； 32 15 )( 2 2 ss ss sG，画出该系统的 nyquist 曲线。 解： num=1 5
