《自动控制原理》课程设计模板.doc

《自动控制原理》 课程设计 姓名： 学号： 班级： 14电气1班 专业： 电气工程及其自动化 学院： 电气与信息工程学院 注：姓名、学号、班级等都居中（此行删除） 2016年6月 目 录 一、设计目的………………………………………………………… 2 二、设计任务………………………………………………………… 2 三、具体要求………………………………………………………… 2 四、设计原理概述…………………………………………………… 2 五、设计方案及分析………………………………………………… 3 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I手工设计 ………………………………………………………… 3 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II计算机编程设计 ………………………………………………… 7 1观察原系统性能指标 ………………………………………… 7 2校正方案确定及校正结果分析………………………………… 11 （1）采用串联超前网络进行系统校正………………………… 11 （2）采用串联滞后网络进行系统校正………………………… 12 （3）采用串联滞后-超前网络校正 …………………………… 15 六、结束语…………………………………………………………… 20 模拟PID闭环温度控制系统的设计与实现 一、设计目的 （1）掌握PID控制规律及控制器的实现； （2）了解模拟PID闭环控制系统的各部分构成； （3）掌握模拟PID调节器的设计和参数调整的方法； （4）掌握使用Simulink建立PID控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、设计任务 （1）使用实验箱搭建系统模拟实现电路，测量温度与电压的关系； （2）使用Simulink进行PID控制器设计和仿真，并给出仿真结果。  五、设计方案及分析 = 1 \* ROMAN \* MERGEFORMAT I、手工设计 由开环增益要求，得K100，取K=100。 根据开环频域特征量（和）与时域指标（）之间的关系近似公式，（）、 （）将题目中系统的时域指标转化为频域指标：?，解之得47.79，取；?，解之得17.787，经计算比较，多次计算比较的Matlab程序如下： s=tf(s); G0=100/(s*(0.1*s+1)*(0.025*s+1)); %原系统开环传递函数 wc=25; expPm=47.8; Pm=(pi/2-atan(wc/10)-atan(wc/40))*180/pi; phim=expPm-Pm+6; a=(1+sin(phim*pi/180))/(1-sin(phim*pi/180)); wC=sqrt(a)*wc; wD=wc/sqrt(a); wE=0.1*wc; w0=1000/wc; wF=wD*wE/w0; Gc1=(s/wE+1)/(s/wF+1) Gc2=(s/wD+1)/(s/wC+1) G=Gc1*Gc2*G0 计算比较后发现，时可满足调节时间要求，所以取=25； 3）绘制未校正系统的开环对数幅频曲线如图1中红色线所示。确定截止频率和相角裕度。 =10 图1 串联滞后-超前校正过程 原系统不稳定，原开环系统在处相角储备量。，则用一级超前校正不能达到要求的的指标；，用滞后校正在处没有足够的相角储备量；所以确定用滞后-超前校正。 选择校正后的截止频率，超前部分应提供的最大超前角为，则a=， 在处作垂直线，与交于点A，确定点A关于0dB线的镜像点B；一点B为中心作斜率为+20dB/dec的直线，分别与过的两条垂直线交于点C和点D，则 C点频率： D点频率： 从点C向右作水平线，从点D向左作水平线，在过点D的水平线上确定的电E；过点E作斜率为-20dB/dec的直线交0dB线于点F，相应频率为则 E点频率： DC延长线与0dB线交点处的频率： F点频率： 故可写出校正装置传递函数 验算。校正后系统开环传递函数 校正后系统的截止频率、相角裕度分别为： ， ， 对手工设计的进行Simulink仿真，其系统框图如图2所示 图2 手工设计后的Simulink系统框图 点击”start simulation”按钮后，双击示波器，其示波器参数如图3所示 图3 手工设计后的Simulink系统框图中示波器参数（局部放大） 由图可以看出，手工设计后系统的超调量小于15%，调节时间小于0.4s，即设计要求全部满足。 = 2 \* ROMAN \* MERGEFORMAT II、计算机编程设