三阶系统

1、任务书 一、一、 目的与要求目的与要求 本次课程设计是在学完自动控制理论课程后进行的。
详细介绍 MATLAB 的控制系统工具箱的用法以及 SIMULINK 仿真软件，使学生能够应用 MATLAB 对自动控制理论课程所学的内容进行深层次的分析和研究， 能用 MATLAB 解决复杂的自动控制系统的分析和设计题目；能用 MATLAB 设计控制系统以满足具体的性能指 标； 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，进行控制系 统设计。
二、二、 主要内容主要内容 1、 简要介绍控制系统理论的基本概念和基本方法， 并介绍 MA TLAB软件的基本知识。
包括 MA TLAB 的基本操作命令、数据结构、矩阵运算、编程算法等; 简要介绍 MA TLAB的控制系统工具箱的用法。
包括 控制系统的模型及相互转换、时域分析方法、频域分析方法等应用 MA TLAB 工具箱进行分析研究，增强 理解;简要介绍 SIMULINK 仿真软件，介绍 SIMULINK 的应用方法及各种强大功能，应用 SIMULINK 对 系统进行仿真研究;简要介绍。

2、 * 指指 导导 教教 师：师： * 评评 定定 成成 绩：绩： 教教 师师 评评 语：语： 1 自控原理课程设计任务书自控原理课程设计任务书 1 课程设计目的与任务 自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。
本课程设计的任务是使 学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用 MATLAB 语言进行控制方 针和辅助设计的基本技能。
2 课程设计的设计课题 题目：三阶系统的校正与分析 设单位负反馈的开环传递函数为：G（s）=K/S(S+1)(S+5),设计校正装置，使系统在 阶跃输入下的超调量小于等于 30%，调节时间小于等于 5s，而单位斜坡输入时的稳态误 差小于等于 15%。
要求： （1）确定采用何种校正装置。
仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系 统的根轨迹图。
（2） 将校正前性能指标与期望指标进行比较， 确定串联校正网络 Gc(s)的传递函数， 仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。
仿真校正后猪呢哥哥。

3、计三阶系统综合分析与设计 初始条件：初始条件：某单位反馈系统结构图如图 1 所示： )4)(2(sss K)(sR )(sC - )8( 25 ss )(sR )(sC -0 e M )4)(2(sss K 图 1 图 2 要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : （包括课程设计工作量及其技术要求， 以及说明书撰写等具体要求） 1、 试绘制随根轨迹 2、 当-6 为闭环系统的一个极点时，K=? 3、 求取主导极点阻尼比为 0.7 时的 K 值（以下取这个值） 4、 分别求取位置误差系数、速度误差系数、加速度误差系数及输入信号为 2 2)(1)(ttttr单位阶跃信号、斜坡信号及单位加速度信号时的稳态误差 5、 用 Matlab 绘制单位阶跃相应曲线 6、 绘制 Bode 图和 Nyquist 曲线，求取幅值裕度和相角裕度 7、 如在比较点与开环传递函数之间加 1 个非线性环节，如图 2 所示，其中 7.1,7.0 0 Me，试求取非线性环节的描述函数，并根据负倒描述函数和 Nyquist 图判断系统的稳定性 8、 认真撰写课程。

4、录 前 言 2 第一章 设计要求 3 第二章 k 值讨论 3 第三章 系统稳态误差讨论 4 3.1 位置误差系数 5 3.2 速度误差系数 5 3.3 加速度误差系数 6 3.4 稳态误差系数 6 第四章 利用 MATLAB 绘制曲线. 7 4.1 根轨迹讨论 . 6 4.2 绘制根轨迹曲线 . 8 4.3 绘制阶跃响应曲线 . 9 4.4 频域特性分析 10 4.5 相裕角度及幅值角度 . 12 第五章 稳定性分析 12 5.1 死区特性环节的描述函数 13 5.2 负倒函数及奈氏图判断稳定性 14 总结与体会. 16 参考文献. 17 设设 计计 用用 纸纸 2 前前 言言 MATLAB 软件提供了丰富的矩阵处理功能，使用简单，很快收到控制界研究者的普遍重视，并陆 续开发了各种工具箱，如控制系统工具箱，系统辨识工具箱及仿真环境 simulink 等。
该软件是由 美国 Mathwork 公司于二十世纪八十年代推向市场， 其名称全称源自于 Matrix Laboratory,。
MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学。

5、教教 师师 评评 语：语： 2 目目 录录 摘 要 3 一、课程实习任务和要求 . 4 二、未校正系统的分析 . 5 （一）未校正系统零极点图 5 （二）未校正系统根轨迹分析 5 （三）未校正系统时域分析 8 （四）未校正系统频域分析 9 三、校正系统的设计 11 （一）理论分析 . 11 （二）理论计算 . 13 四、校正后系统性能分析 15 （一）频域分析 . 15 （二）时域分析 . 16 五、电路设计 18 （一）典型环节电路图 . 18 （二）校正后系统电路设计 . 27 小 结 . 28 3 摘摘 要要 所谓校正，就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足 给定的性能指标。
主要有两大类校正方法：分析法与综合法。
分析法把校正装置归结为 易于实现的超前校正、滞后校正、超前滞后校正等几种类型，它们的结构是已知的， 而参数可调。
通过校正方法确定这些校正装置的参数。
综合法又称为期望特性法。
它的 基本思路是按照设计任务所要求的性能指标，构造期望的数学模型，然后选择校正装置 的数学模型，使系统校正后的数学模型等于期望的数学模型。
本次课程设计，要求我在掌握自。

6、原理及专业软件课程实习自动控制原理及专业软件课程实习任务书任务书 一、课程实习的目的一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能 力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的 作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能 指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用 MATLAB 语言及 Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打 下较好的基础。
二、课程实习任务二、课程实习任务 某系统的开环传递函数为： 1)1)(0.5ss(s k (s)G 0 分析系统是否满足性能指标： （1）系统稳态速度误差系数 v K=5s-1; （2）相角裕度 40 。
如不满足，试为其设计串联校正装置。
三、课程实习内容课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用 MATLAB 绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹。