自动控制原理课程设计--基于自动控制理论的性能分析与校正

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1、 课程设计报告课程设计报告 ( 2011- 2012 年度 第 2 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：控制与计算机工程学院 自动化系 2 一、一、 课程设计的目的与要求课程设计的目的与要求 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

2、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 能。 二、二、 课程设计的正文课程设计的正文 【1.1】已知系统的传递函

3、数 8423 643 )( 23 2 sss ss sG，在 MA TLAB 环境下获得其连续 传递函数形式模式。 已知系统的脉冲传递函数为 8423 643 )( 23 2 zzz zz sG， 在 MA TLAB 环境下获得其采样时间为 4S 的传递函数形式模型。 解题过程及程序：解题过程及程序： num=3 4 6; den=3 2 4 8; G1=tf(num,den); Ts=4; G2=tf(num,den,Ts) 结果及打印曲线：结果及打印曲线： Transfer function: 3 z2 + 4 z + 6 - 3 z3 + 2 z2 + 4 z + 8 Sampling

4、time (seconds): 4 3 【1.2】某系统在零初始条件的单位阶跃响应为 h(t)=(1- tt ee 2 )1(t)，试求系统传递函数及 零初始条下的单位脉冲响应。 解题过程及程序：解题过程及程序： syms t; % syms 函数用来定义符号变量 h=1-exp(-2*t)+exp(-t); L1=laplace(h) % laplace 函数可求拉氏变换 syms s; L2=1/s; G=L1/L2 % 传递函数 simplify(G) H1=G*1; % 零初始条件下的单位脉冲响应 H2=ilaplace(H1) % ilaplace函数可求拉氏反变换 结果及结果及打印

5、曲线：打印曲线： L1 = 1/(s + 1) - 1/(s + 2) + 1/s G = s*(1/(s + 1) - 1/(s + 2) + 1/s) ans = s/(s + 1)*(s + 2) + 1 H2 = 2/exp(2*t) - 1/exp(t) + dirac(t) 【2.1】系统闭环特征方程分别如下，试确定特征根在 S 平面的位置，并判断系统闭环稳定 性： （1）05432 234 ssss； （2）0100920 23 sss。 解题过程及程序：解题过程及程序： 4 解： （1）用古尔维茨判据判别系统的稳定性： d1=2; a=2 4;1 3; d2=det(a); b

6、=2 4 0;1 3 5;0 2 4; d3=det(b); c=2 4 0 0;1 3 5 0;0 2 4 0;0 1 3 5; d4=det(c); if(d10) else WARNDLG(The system is unstable,Stability Analysis); end (2)用直接求根法判别系统稳定性： d=1 20 9 100; r=roots(d) 结果及打印曲线：结果及打印曲线： (1) : （2）：r = 19.8005 0.0997 + 2.2451i 0.0997 - 2.2451i 【2.2】已知二阶系统的传递函数为 G（s）= 22 2 2 nn n ss , n =5,求=0.1、0.2、0.3、 0.4、2 时的阶跃响应和脉冲响应曲