1、 课程设计报告课程设计报告 ( 20122013 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： 1001 班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 1 周 成 绩： 日期： 2012 年 12 月 31 日 一、课程一、课程设计设计的目的与要求的目的与要求 一、一、 设计题目设计题目 基于自动控制理论的性能分析与校正 二、二、 目的与要求目的与要求 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
2、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
3、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 能。 三、三、 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
4、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。 四、四、 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 2012 年 12 月 31 日 2 时域分析法、频域分析 2013 年 1 月 4 日 3 根轨迹分析、系统校正 2013 年 1 月 5 日 4 整理打印课程设计
5、报告，并答辩 2013 年 1 月 6 日 五、五、 设计成果要求设计成果要求 上机用 MATLAB 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。第六章校正选四 道，其中根轨迹超前校正一道、根轨迹滞后校正一道、频域法超前校正一道、频域法滞后校 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。 学生姓名： 指导教师： 年 月 日 二、设计正文二、设计正文 1.基础知识、数学模型 题目一题目一：求控制系统的闭环传递函数（如图） 方法一（在 Matlab 中直接编程建模） Ma G1=tf(10,1 1); G2=tf(2,1 1 0); H2=tf(1 2,1 3); H1=tf(5 0,1 6 8); GH=feedback(G2,H2,+1); Gc=GH*G1; G=feedback(Gc,H1) 结果为： Transfer function: 20 s3 + 180 s2 + 520 s + 480 - s6 + 11 s5 + 43 s4 + 67 s3 + 118 s2 + 252 s - 32 方法二： （用 Matlab 软件的 simulink
