自控课程设计报告..doc

课程设计报告 ( 2015-- 2016 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 院 系： 控计学院 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 9 日一、 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。 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MATLAB软件的基本知识。包括MATLAB的基本操作命令、数据结构、矩阵运算、编程算法等; 简要介绍MATLAB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MATLAB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;简要介绍控制系统分析与设计所必须的工具箱函数，包括模型建立、模型变换、模型简化、模型实现、模型特性、方程求解、时域响应、频域响应、根轨迹等各个方面。 2、在掌握控制系统基本理论和控制系统工具箱函数的基础上，利用MATLAB及其工具箱函数来解决所给控制系统的分析与设计问题,并上机实验;撰写课程设计报告。 2.1、自选单位负反馈系统，开环传递函数[一个三阶或以上系统]。 1、绘制闭环系统单位阶跃响应曲线。 2、求出系统动态性能指标。 3、绘制对数幅频、相频特性曲线，并求出频域指标。 2.2、采用串联校正，校正装置传递函数。 1、，绘制由的根轨迹，绘制取三个不同数值时单位 阶跃响应曲线，并求出相应动态性能指标，试分析随着的变化，系统稳定性、动态性能、稳态性能有何变化。 2、采用频率校正法进行设计，可以给时域性能指标要求，也可以给频域性能指标，要既有稳态性能要求，也要有动态性能要求，若单独超前校正或滞后校正不满足要求，可采用滞后超前校正。要熟悉超前校正、滞后校正及滞后超前校正的原理，使用条件，并对校正后的效果进行合理的分析。 3、采用根轨迹校正法。根据动态性能要求，确定自选主导极点，同时满足一定稳态性能要求，求出，绘制校正后单位阶跃响应曲线，并求出动态性能指标，分析校正效果及产生该效果的原因。 （或采用其它的方法如：反馈校正，复合校正，串联工程法，串联综合法（希望特性法）进行设计等）最好采用频率校正和另外一种校正方法对比研究。 2.3、绘制校正前后系统单位阶跃响应曲线对比图，根轨迹对比图、伯德图对比图，并求出系统动态性能指标。 2.4、根据校正前、后时域、频域性能指标分析得出结论，按自己所作课程设计的内容撰写课程设计报告。 3、考核。 课程设计报告： （一） 开环传递函数 ， 2、令K=1，绘制未校正前的传递函数的阶跃响应、幅频相频曲线等。 clc; num1=2; den1=conv([0.2 1],[0.5 1]); den2=conv([1 0],den1); [num,den]=cloop(num1,den2,-1); sys=tf(num,den); p=roots(den); t=0:0.01:2; figure(1); step(sys,t);%绘制闭环系统单位阶跃响应曲线 grid xlabel(t);ylabel(c(t));title(step response); H1=tf(num1,den2); [Gm,Pm,Wc,Wx] = margin(sys); %求频域指标 figure(2); margin(H1); %对数幅频，相频指标 figure(3); nyquist(H1); figure(4);