matlab《自动控制原理课程设计》

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1、自动控制原理课程设计报告（2012—2013学年第一学期）题目基于Matlab的PID温度控制系统系别电子与电气工程系专业电子信息工程班级0820311学号（9位数字的学号：082031101）姓名指导教师完成时间评定成绩7目录一、设计的目的3二、设计的内容与要求3三、设计方案4四、软件、硬件设计4五、设计总结4六、参考文献47一、设计的目的根据已掌握的《自动控制原理》课程知识，完成课程设计要求的项目。能够应用MATLAB的控制系统工具箱以及SIMULINK的仿真功能，对《自动控制原理》课程所学的内容进行深层次的分析和研究；能运用MATL

2、AB平台设计控制系统的控制器参数，以满足规定的性能指标，解决好自动控制的理论问题。通过基本设计技能的训练，掌握自动控制的基本概念，建立控制系统的数学模型，利用数学模型对系统控制器的方案和所需参数进行设计，并分析控制系统理论设计的性能指标；掌握系统的设计与校正方法等各方面的知识，对于全面、系统、深入地理解与掌握自动控制原理具有重要的教学意义；培养应用系统设计的能力，以及分析问题和解决问题的方法，进一步拓宽专业知识面，培养实践应用技能和创新意识。课程设计的教学目的：1、掌握：控制系统的建模方法、线性系统的时域分析法、频域分析法、线性系统的设计

3、；2、理解：控制系统的基本要求、控制系统数学模型的物理意义、系统控制的参数设计和性能分析。二、设计的内容与要求基础设计：在CCS中运行调试程序代码，输出正弦信号波形，并使用CCS的图像显示窗口，实时显示输出的正弦波。（50分）已知，在某温度控制系统中，通过实验方法获得被控对象的传递函数为：　利用MATLAB软件，构建该温度控制系统模型，并设计一PID控制器，使该温度控制系统在单位阶跃信号作用下达到以下性能指标要求：1）、上升时间：2）、超调量：3）、调节时间（的误差带）：4）、稳态误差：（二）、具体设计步骤，要求如下：71)绘制被控制对象

4、的单位阶跃响应，分析无PID控制器时的性能指标（，，，）。2)绘制的伯德（bode）图，并计算出剪切频率、增益裕量、相位穿越频率、相位裕量。3)画出PID温度控制系统的结构框图，选择PID控制器传递函数的形式。图1PID温度控制系统的结构框图4)设计PID参数（可采用频率法或经验法），写出参数设计依据和计算过程。5)推导采用PID控制器后整个闭环温度控制系统的传递函数，绘制开环系统的伯德（bode）图并计算出剪切频率、增益裕量、相位穿越频率、相位裕量。6)绘制闭环控制系统的单位阶跃响应，分析在PID控制器作用下的性能指标（，，，）。7)使

5、用MATLAB中的SIMULINK软件包，构建该PID温度控制系统的模型，并直观显示给定输入为单位阶跃信号作用下，系统的时域响应曲线。（参考模型如下图）图2PID温度控制系统的SIMULINK模型8)整理以上设计过程，撰写《基于Matlab的PID温度控制系统课程设计报告》77设计方案描述所采用的设计思路。一、PID参数设计与SIMULINK建模撰写PID参数（可采用频率法或经验法）设计依据和计算过程；SIMULINK模型的建立过程。二、设计总结分析、总结设计项目的实验结果、设计过程中出现的问题和相应的解决措施或技巧。总结在此次课程设计环

6、节中的设计经验、收获和体会。三、参考文献[1].自动控制原理，张建民主编，北京:高等教育出版社，2010年6月第1版。[2].自动控制原理，胡寿松主编，北京:科学出版社，2001年第4版；[3].新编自动控制原理题解，胡寿松主编，北京:高等教育出版社，2004年第4版；[4].控制系统仿真与计算机辅助设计，薛定宇，机械工业出版社，2005年1月[5].控制系统数字仿真与CAD(第二版)，张晓华，机械工业出版社，2006年5月[6].控制系统的数字仿真与计算机辅助设计，钱积新等，化学工业出版社，2003年5月7[1].基于MATLAB的系统

7、分析与设计—控制系统，楼顺天等，西安电子科技大学出版社[2].MATLAB与控制系统仿真实践，赵广元，北京航空航天大学出版社7