【毕业设计】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.doc
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课程设计报告
( 2012—2013 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
一、课程设计的目的与要求
一、 设计题目
基于自动控制理论的性能分析与校正
二、 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。
三、 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、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。
四、 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
2012年12月31日
2
时域分析法、频域分析
2013年1月4日
3
根轨迹分析、系统校正
2013年1月5日
4
整理打印课程设计报告,并答辩
2013年1月6日
五、 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。
学生姓名:
指导教师:
年 月 日
二、设计正文
1.基础知识、数学模型
题目一:求控制系统的闭环传递函数(如图)
方法一(在Matlab中直接编程建模)
Ma
G1=tf([10],[1 1]);G2=tf([2],[1 1 0]);
G1=tf([10],[1 1]);
G2=tf([2],[1 1 0]);
H2=tf([1 2],[1 3]);
H1=tf([5 0],[1 6 8]);
GH=feedback(G2,H2,+1);
Gc=GH*G1;
G=feedback(Gc,H1)
结果为:
Transfer function:
20 s^3 + 180 s^2 + 520 s + 480
-----------------------------------------------------
s^6 + 11 s^5 + 43 s^4 + 67 s^3 + 118 s^2 + 252 s - 32
方法二:(用Matlab软件的simulink工具搭建模型)求传递函数
模型如下:
输入下列程序:
[A,B,C,D]=linmod(untitled);
[A,B,C,D]=linmod(untitled);%将模型转为状态空间模型
[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);
printsys(num,den,s) %将模型转为传递函数模型
运行结果为num/den =
运行结果为num/den =
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