华电自动控制原理课程设计

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1、科技学院课程设计报告(2015--2016年度第一学期)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：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2016年1月15日一、课程设计的目的与要求1、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一强大的工

2、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CONTROLSYSTEM工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。2、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

3、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、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

4、法滞后校正以及校正前后的性能分析。3、进度计划序号设计内容完成时间备注1基础知识、数学模型2016年1月11日2时域分析法、频域分析2016年1月12日3根轨迹分析、系统校正2016年1月13日4整理打印课程设计报告2016年1月14日5答辩2016年1月15日4、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

5、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、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．答辩时回答问题的情况。成绩评分为优、良、中、及格以及不及格5等。学生姓名：指导教师：2016年1月15日二、设计正文2-1.已知系统的传递函数为，在MATLAB环境下获得其连续传递函数形式模型。已知系统的脉冲传递函数为，在MATLAB环境下获得其采样时间为4s的传递函数形势模型。解：num=[102];den=[10.1];G1=tf(num,den);Ts=4;G2=tf(num,den,Ts)G2=10

6、z+2--------z+0.12-2.求解微分方程组，解：[x,y]=dsolve(‘3*Dx+y=9,-1*x+4*Dy+2*y=0’,’x(0)=0,y(0)=5’)x=18-(38*3^(1/2)*sin((3^(1/2)*t)/12))/(3*exp(t)^(1/4))-(18*cos((3^(1/2)*t)/12))/exp(t)^(1/4)y=9-(14*3^(1/2)*sin((3^(1/2)*t)/12))/exp(t)^(1/4)-(4*cos((3^(1/2)*t)/12))/exp(t)^(1/4)3-1.单位负反馈系统的开环传递函数，试求：系统的单位阶跃响应；解

7、：num=[4];den=conv([10],[12]);G1=tf(num,den);G11=feedback(G1,1);t=0:0.1:20;y=step(G11,t);plot(t,y,'k');title('steptespondcurve');text(20.5,0,'s');gridon;l=length(y);3-2.已知闭环系统特征方程如下，判定系统稳定性及根的分布情况。(1)s3+20s2+9s+100=0(2)