自控课程设计--基于自动控制理论的性能分析与校正 (2)

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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： 动力工程系 班 级： 自动化 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 1 周 成 绩： 日期： 2014 年 1 月 17 日 2 自动控制理论课程设计自动控制理论课程设计 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目 基于自动控制理论的性能分析与校正 二、课程二、课程设计设计的目的与要求的目的与要求 1 1 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

2、 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

3、用 MATLAB 软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。 2 2 主要内容主要内容 1前期基础知识，主要包括 MATLAB 系统要素，MATLAB 语言的变量与语句，MATLAB 的 矩阵和矩阵元素，数值输入与输出格式，MATLAB 系统工作空间信息，以及 MATLAB 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

4、、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。 3 3 3 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 1 天 2 时域分析法、频域分析 1 天 3 根轨迹分析 1 天 4 系统校正 1 天 5 整理打印课程设计报告，并答辩 1 天 4 4 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

5、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，其中根轨迹校正两道、频域法校正两道。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。 5 5 考核方式考核方式 自动控制理论课程设计的成绩评定方法如下： 根据 1打印的课程设计报告。 2独立工作能力及设计过程的表现。 3答辩是回答问题的情况。 成绩评分为优、良、通过以及不通过 4 等。 学生姓名：胡鑫 指导教师：刘鑫屏 2014 年 1 月 17 日 4 设计正文设计正文 线性控制系统数学建模线性控制系统数学建模

6、 第第 1 1 题题 已知系统的传递函数： 9432 643 )( 23 2 sss ss sG 在 MATLAB 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： 9432 643 )( 23 2 zzz zz sG 在 MATLAB 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=2 3 4 9; G1=tf(num,den) Ts=4; G2=tf(num,den,Ts) 运行结果为：运行结果为： num = 3 4 6 den = 2 3 4 9 Transfer function: 3 s2 + 4 s + 6 -