自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计1000字
随着科学技术的不断发展，自动控制技术在现代工业生产中已经广泛应用。在这其中，自动控制原理是自动控制技术中最基础、最重要的理论课程之一。本文通过对自动控制原理课程设计的阐释，介绍一下该课程的内容、目的和方法。
一、自动控制原理的内容
自动控制原理的内容涉及科学基础理论、数学工具和计算机方法，它主要包括以下几个方面：
1. 控制系统的基础概念：控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的组成和控制系统的传动机构等。
2. 控制系统的数学模型：从物理规律和经验中推导出数学模型，建立控制系统的数学模型。
3. 控制系统的性能评价：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标进行评价。
4. 控制系统的设计方法：根据控制要求，通过合适的控制方法设计出控制方案。
5. 控制系统的稳态分析：控制系统的稳态特性分析，包括稳态误差计算、校正系数设计等方面。
二、自动控制原理课程设计的目的
自动控制原理课程设计的主要目的是为了让学生在学习自动控制原理的基础理论的同时，完成具体的控制系统设计和仿真实验。这可以帮助学生更好地掌握自动控制原理的方法和技巧。
1. 提高学生的实践能力：通过自动控制原理课程设计，学生可以更好地了解自动控制原理的实际应用及其特点，提高了学生的实践动手能力。
2. 增强学生自主学习能力：课程设计需要运用数学知识、自动控制原理、计算机技术进行综合应用，这提高了学生对多种知识的综合应用能力。
3. 培养学生的团队协作能力：课程设计过程中，需要学生们共同完成，这有助于团队协作能力的提升。
三、自动控制原理课程设计的方法
自动控制原理课程设计方法主要包括以下几个方面：
1. 确定课程内容和设计要求：课程设计前，应该明确整个课程设计
的要求和任务，确定设计方案与设计目标。
2. 建立数学模型和仿真平台：根据课程要求，选择合适的模型，进
行控制系统的建模。确定仿真平台，配置必要的软硬件环境。
3. 设计算法：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标，结合数学模型，设计合适的控制算法。
4. 编程实现：将控制算法编程实现，完成利用编程语言编写控制软
件的工作。
5. 进行仿真实验：运用计算机对控制系统进行仿真实验，比较实验
结果达到控制要求能否实现。
综上所述，自动控制原理课程设计是理论与实践相结合的一种综合
性学习方法。通过课程设计，学生可以将所学的自动控制原理知识
和方法应用到实际控制系统中，提高了学生的综合能力、实践技能
和创新能力。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计1000字 随着科学技术的不断发展，自动控制技术在现代工业生产中已经广泛应用。在这其中，自动控制原理是自动控制技术中最基础、最重要的理论课程之一。本文通过对自动控制原理课程设计的阐释，介绍一下该课程的内容、目的和方法。 一、自动控制原理的内容 自动控制原理的内容涉及科学基础理论、数学工具和计算机方法，它主要包括以下几个方面： 1. 控制系统的基础概念：控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的组成和控制系统的传动机构等。 2. 控制系统的数学模型：从物理规律和经验中推导出数学模型，建立控制系统的数学模型。 3. 控制系统的性能评价：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标进行评价。 4. 控制系统的设计方法：根据控制要求，通过合适的控制方法设计出控制方案。 5. 控制系统的稳态分析：控制系统的稳态特性分析，包括稳态误差计算、校正系数设计等方面。 二、自动控制原理课程设计的目的 自动控制原理课程设计的主要目的是为了让学生在学习自动控制原理的基础理论的同时，完成具体的控制系统设计和仿真实验。这可以帮助学生更好地掌握自动控制原理的方法和技巧。 1. 提高学生的实践能力：通过自动控制原理课程设计，学生可以更好地了解自动控制原理的实际应用及其特点，提高了学生的实践动手能力。 2. 增强学生自主学习能力：课程设计需要运用数学知识、自动控制原理、计算机技术进行综合应用，这提高了学生对多种知识的综合应用能力。
3. 培养学生的团队协作能力：课程设计过程中，需要学生们共同完成，这有助于团队协作能力的提升。 三、自动控制原理课程设计的方法 自动控制原理课程设计方法主要包括以下几个方面： 1. 确定课程内容和设计要求：课程设计前，应该明确整个课程设计 的要求和任务，确定设计方案与设计目标。 2. 建立数学模型和仿真平台：根据课程要求，选择合适的模型，进 行控制系统的建模。确定仿真平台，配置必要的软硬件环境。 3. 设计算法：针对控制系统的稳态性、动态性、准确性等性能指标，结合数学模型，设计合适的控制算法。 4. 编程实现：将控制算法编程实现，完成利用编程语言编写控制软 件的工作。 5. 进行仿真实验：运用计算机对控制系统进行仿真实验，比较实验 结果达到控制要求能否实现。 综上所述，自动控制原理课程设计是理论与实践相结合的一种综合 性学习方法。通过课程设计，学生可以将所学的自动控制原理知识 和方法应用到实际控制系统中，提高了学生的综合能力、实践技能 和创新能力。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计题目PWM开关放大器驱动控制系统校正装置设计 专业 姓名 班级学号 指导教师职称
一、设计目的 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB 实现系统的仿真与调试。 二、设计要求 收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤、和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。具体要求如下： 1、根据所学控制理论知识（频域法、根轨迹法等）进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数； 2、使用MATLAB 和Simulink ，对加入的校正装置的系统进行动态仿真，并在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； 3、确定校正装置的电路形式及电路参数（选作）； 4、完成设计报告。 三、设计任务 某型脉冲调宽型（PWM ）开关放大器驱动控制系统校正装置设计 已知某型脉冲调宽型（PWM ）开关放大器驱动控制为单位反馈系统，其开环传递函数为：()) 4)(1(0++= s s s K s G ，试用Bode 图设计法 对系统进行滞后串联校正设计，使系统满足：静态速度误差系数 110-=s K V ；系统校正后的增益裕量dB K g 10≥;系统校正后的相角裕量
50=γ。 四、设计思想 当一个系统的动态响应是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用串联滞后校正装置。具体方法是增加一对相互靠得很近并且靠近原点的开环零、极点，使系统的开环放大倍数提高β倍，而不影响对数频率特性的中、高段特性。 串联滞后校正装置还可利用其低通滤波特性，将系统高频部分的幅值衰减，降低系统的剪切频率，提高系统的相角裕量，以改善系统的稳定性和其他动态性能，同时应保持未校正系统在要求的开环剪切频率附近的相频特性曲线基本不变。 用频率法设计串联滞后校正装置的步骤为： 1、根据静态速度误差系数V K 确定开环增益K ; 2、利用已确定的开环增益K 值，画出校正前系统的Bode 图，并求出相角裕量0γ，幅值裕量g K ； 3、在Bode 图上求出未校正系统相角裕量εγγ+=期望值处的频率 2c ω，2c ω作为矫正后系统的剪切频率，ε用来补偿滞后校正网络2c ω处 的相角滞后，通常取 5=ε~ 15； 4、令未校正系统在2c ω处的幅值为βlg 20，由此确定滞后网络的值β； 5、确定滞后校正网络的第二个转折频率为2 1 2 2c c ωτ ω= =~ 10 2 c ω； 6、校正装置的传递函数为()1 1 ++= s s s G c βττ；
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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院系：自动化系 班级：1001班 学号：201002020122 学生姓名：吴国昊 指导教师：刘鑫屏老师 设计周数：1周 成绩：
日期：2012年12 月31 日
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。
自动控制设计(自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括：古典自动控制理论（PID ）设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践，掌握自动控制理论工程设计的基本方法和工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示，由液容为C1和C2的两个液箱组成，图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ，i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ， 1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，2Q ?为液箱B 输出水流 量对稳态值的微小变化)/(3s m ，1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ，1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ，2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ，2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ，21,R R 分别为A ，B 两液槽的出水管液阻 ))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观，液箱B 液位可直接测量。 要求 图1 某生产过程示意图
1. 建立上述系统的数学模型； 2. 对模型特性进行分析，时域指标计算，绘出bode,乃示图，阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计：P ，PI ，PD ，PID 控制器进行控制； 4. 对原系统进行极点配置，将极点配置在－1＋j 和－1－j ；（极点可以不一样） 5. 设计一观测器，对液箱A 的液位进行观测（此处可以不带极点配置）； 6. 如果要实现液位h2的控制，可采用什么方法，怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 （提示：流量Q=液位h/液阻R ，液箱的液容为液箱的横断面积，液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。） 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程一、对系统数学建模 如图一所示，被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出： 液箱A ：dt h d C Q Q i 1 1 1?=?-? 液箱B ：dt h d C Q Q 2 2 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量，可得： u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?22 212 2221)( 式中，21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
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目录 绪论 (1) 一概述 (2) 1.1课程设计的任务与目的 (2) 1.1.1设计任务 (2) 1.1.2设计目的 (2) 1.2课程设计题目与要求 (2) 1.2.1设计题目 (2) 1.2.2设计要求 (2) 二校正函数设计 (4) 2.1校正步骤 (4) 2.2 校正过程 (4) 三传递函数特征根的计算 (10) 3.1 系统未校正前 (10) 3.2 校正后传递函数的特征根 (10) 四控制系统的时域分析 (11) 4.1 校正前系统的动态性能分析 (11) 4.2 校正后系统的动态性能分析 (13) 五控制系统的根轨迹分析 (17) 5.1 校正前系统的根轨迹图 (17)
5.2 校正后系统的根轨迹图 (18) 5.3 绘制奈奎斯特曲线图 (19) 5.3.1 未校正前的奈奎斯特曲线图 (19) 5.3.2 校正后系统的奈奎斯特曲线图 (20) 六绘制系统的伯德（Bode）图 (21) 6.1 绘制校正前系统的伯德图 (21) 6.2 绘制校正后系统的伯德图 (22) 七设计心得与体会 (24) 八参考文献 (25)
绪论 校正装置在自动控制系统中有广泛的应用，它不但可应用于电的控制系统，而且可以通过转换装置将非电量信号转换成电量信号应用于非电的控制系统。通常是对象、执行机构、测量元件等主要部件已经确定的情况下，设置校正装置的传递函数、调整系统的放大系数。使系统的动态性能能够得到满足要求的性能指标。这就是系统的校正。 常用的性能指标可以是时域的指标，如上升时间、调节时间、峰值时间、超调量、稳态误差等；也可以是频域的指标，如截止频率、相稳定裕度、模稳定裕度等。 由于校正装置加入系统的方式和所起的作用不同，常用的校正装置又分为串联校正、反馈校正、前置校正、干扰补偿等四种类型。在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。串联校正主要是由相位超前校正、滞后校正、滞后-超前校正组成的。串联校正的理论设计方法有频率域方法和根轨迹法。
自动控制原理课程设计
1，背景航天飞机是有人可重复使用的航天器。它可以像火箭一样垂直升起，像载人航天器一样在轨道中移动，像飞机一样滑行，然后水平降落在地面上。除运载和部署卫星外，航天飞机还可以修理和回收卫星，或进行太空救援。在军事领域，航天飞机还可以执行载人低地球轨道的实时侦察，卫星拦截，战略轰炸和其他任务。它也广泛用于空间科学和技术，例如发射空间实验室和建立永久性国际空间站。航天飞机控制系统代表了迄今为止最复杂的航天器控制系统。它包括运载火箭，卫星和飞机的三种不同的控制系统，并且需要三者的有机结合。航天飞机的飞行包括发射和上升，人类轨道，轨道运行，离轨和重新归位的阶段。控制系统应确保航天飞机能够正常执行其任务，并在各种飞行条件下安全可靠地运行。同时，航天飞机是有人驾驶的航天器并反复使用，因此对控制系统的可靠性和安全性要求极为严格。航天飞机控制系统由两部分组成：轨道控制和姿态控制。轨道控制包括导航，制导和控制。此外，它可以使航天飞机在同一轨道平面内以560 km的最大距离达到目标。轨道器的主要空气动力学控制装置是机翼尾部的升力副翼和垂直尾翼的舵。升力副翼位于轨道器尾巴的两侧。升力副翼为分体式，分为内翼和外翼。另外，机身后部下方有一对襟翼。每个升力副翼的有效面积为19.19 m2，偏转角为-40°至+ 25°。舵高为8.23 m，根弦长为6.70 m，有效面积为9.08 m2。当方向舵用作方向控制时，它可以从机身的纵向对称方向分别向左和向右旋转22.8°；当用作速度制动器时，它可以沿纵向对称地分裂，并且两个半部可以向一侧偏转87.2°，总偏转角为174.4°。升力副翼用
于俯仰和侧倾姿态控制，方向舵用于偏航姿态控制。机身下方的一对襟翼还可以提供一定程度的俯仰控制。垂直尾翼上的舵主要用于偏航控制。2，可重复使用的地球轨道运输系统是开发和利用空间的关键之一。这是航天飞机。航天飞机可以将大量货物运送到太空中并返回地面再利用。图1示出了航天飞机的俯仰控制系统的框图。在该图中，传感器的传递函数为5.0（= sh；受控过程的传递函数为）70）（1605.0（）1600）（05.0（3.0）（22 + + + + = ssssssssg）。图1航天飞机俯仰控制系统的框图2.控制设计要求：尝试设计控制器（SGC），以满足以下要求：（1）步进输入下的超调百分比小于15％；以及（2）步进输入下没有稳态误差3，首先，考虑系统无干扰的Simulink模型：（）CGS（）GS（）hs预期俯仰角（）rs控制器实际俯仰角控制对象（）ys干扰（）ds-测量噪声4.控制对象1的特性分析。系统稳定性输入到Matlab中：num = 0. 3 * conv（[10. 05]，[10 1600]）; den = conv（[10. 05 16]，[170]）; S1 = TF（Num，den）; rltool （S1）获得系统根轨迹图的所有极点都为负实数，因此s系统稳定。 2.系统速度继续在Matlab中输入：S =反馈（S1，0.5）;阶跃上升时间Ts = 0.85s，系统响应速度更快。 3.从上图可以看出系统精度，系统的最终稳定值趋于0，稳定误差小于5％。5，由于输入R（s）为单位步进输入，系统反馈为0.5，因此控制器的设计应使输出y（s）的稳定值为2，此处选择PID控制器。（1）添加PID时不考虑干扰。PID控制器的初步设计如下：系统超调量太大，无法满足设计要求，需要对PID数据进行改进。经过多次调试，最终的PID参数
自控课设完全版
分数： 华南理工大学广州学院课程设计报告 题目：自动控制原理课程设计 课程：自动控制原理课程设计 专业： 班级： 姓名： 学号：
电信学院自动控制原理课程设计 指导老师评价表
第一部分 任 务 书 《自动控制原理》课程设计任务书 一、课题名称自动控制原理课程设计 二、课程设计目的 课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的理论、实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地消化、巩固、掌握课堂教学内容、开拓思维、培养专业素养、指导学生的实践和动手环节、提高学生全面素质具有很重要的意义。 自动控制原理课程设计目的： 1）利用电阻、电容、电感建立一阶、二阶、三阶数学模型。 2）掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及设计，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 3) 学会使用MA TLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。 三、课程设计任务和要求 1、理论分析：用MA TLAB进行系统时域、频域分析，报告要有相应程序和响应曲线、结论。 1）、时域分析：分析系统在典型输入信号（单位阶跃信号、单位斜坡信号、脉冲信号、正弦信号）作用下，系统输出响应；画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。用MATLAB软件进行系统时域分析，报告中要有程序和响应曲线。（参考教材第三章第七节基于
MATLAB的控制系统时域分析） 2）频域分析：画出未校正开环系统的Bode图，分析系统是否稳定 3）、根据设计系统的串联校正装置，使系统达到规定的性能指标 根据给定的性能指标选择合适的校正方式G C(s)对原系统进行校正（必须有校正过程计算过程），使其满足工作要求。 串联校正 利用MATLAB对校正后系统的性能进行分析，与未校正前系统进行比较分析。 2、实物制作和调试 利用面包板、电阻R、电容C、电感L建立一阶、二阶、三阶数学模型，面包板是由于板子上有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。 1）系统开环传递函数和校正装置传递函数数学模型制作 一阶系统数学模型可以利用RC电路设计。 二阶系统数学模型可以利用RLC或两级RC电路设计。 三阶系统数学模型可以利用一阶、二阶系统串联实现。 2）典型输入信号（单位阶跃信号、单位斜坡信号、脉冲信号、正弦信号）建立 单位阶跃信号、脉冲信号：利用开关和直流稳压电源建立 单位斜坡信号、正弦信号:利用利用RLC电器元件设计或信号发生器（icl8038信号发生模块淘宝网单价20元）参考模拟电子技术相关书籍。 3）调试：以上实物制作完成后进行输出响应曲线检测，可利用示波器或万用表观测 说明：凡是利用到实验室设备的，将试大家实物完成情况统一时间开放实验室。 3、设计报告 1）、理论分析：用MATLAB进行系统时域、频域分析，报告要有相应程序和响应曲线、结论。 2）、实物制作部分：设计报告要写出详细的设计步骤，包括元器件选型计算。 3）、理论分析和实物运行结果对比和分析，误差产生原因分析。 4）、课程设计过程中遇到的问题及解决的方法；写出心得体会与参考文献等。 4、题目及分组 本次课程设计题目共十小题，分组进行设计，每组最多5位同学，每组选其中一题题目完成，
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计 一、引言 自动控制原理课程设计是为了帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念、原理和方法，通过实际项目的设计与实现，培养学生的工程实践能力和创新思维。本文将详细介绍自动控制原理课程设计的标准格式，包括任务目标、设计要求、设计方案、实施步骤、实验结果及分析等内容。 二、任务目标 本次自动控制原理课程设计的目标是设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。通过该设计，学生将能够掌握PID控制算法的基本原理和应用，了解温度传感器的工作原理，掌握温度控制系统的设计和实现方法。 三、设计要求 1. 设计一个温度控制系统，能够自动调节温度在设定范围内波动。 2. 使用PID控制算法进行温度调节，实现温度的精确控制。 3. 使用温度传感器实时监测温度值，并将其反馈给控制系统。 4. 设计一个人机交互界面，能够实时显示温度变化和控制系统的工作状态。 5. 设计一个报警系统，当温度超出设定范围时能够及时发出警报。 四、设计方案 1. 硬件设计方案： a. 使用温度传感器模块实时监测温度值，并将其转换为电信号输入到控制系统中。
b. 控制系统使用单片机作为主控制器，通过PID控制算法计算控制信号。 c. 控制信号通过电路板连接到执行器，实现温度的调节。 d. 设计一个报警电路，当温度超出设定范围时能够触发警报。 2. 软件设计方案： a. 使用C语言编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。 b. 设计一个人机交互界面，使用图形化界面显示温度变化和控制系统的工作状态。 c. 通过串口通信将温度数据传输到电脑上进行实时监控和记录。 五、实施步骤 1. 硬件实施步骤： a. 搭建温度控制系统的硬件平台，包括温度传感器、控制系统和执行器的连接。 b. 设计并制作电路板，将传感器、控制系统和执行器连接在一起。 c. 进行硬件连接调试，确保各个模块正常工作。 2. 软件实施步骤： a. 编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。 b. 设计并编写人机交互界面的程序，实现温度变化和控制系统状态的实时显示。 c. 进行软件调试，确保控制程序和界面程序正常工作。 六、实验结果及分析
自动控制原理课程设计
审定成绩： 自动控制原理课程设计报告 题目：单位负反馈系统设计校正 学生姓名罗衡班级0903班 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500060 指导老师杜健嵘 设计时间2011.12
目录 一、设计题目 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计思路 (1) 四、设计方法与步骤 (1) （1）确定系统开环增益 (2) （2）分析校正前系统性能指标 (2) （3）选择校正方案 (4) （4）设置校正装置的参数 (5) （5）分析校正后系统性能指标 (6) 五、验证与对比 (8) 六、参考文献 (9)
自动控制原理课程设计 一、设计题目 设单位负反馈系统的开环传递函数为) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G ，用相应的 频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能： （1）相角裕度0 45≥γ （2）在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e （3）系统的剪切频率s /rad 3＜c ω 二、设计要求 （1）分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－ 超前校正） （2）详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正 装置的Bode 图，校正后系统的Bode 图） （3）用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果） （4）校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计思路 根据题目要求的稳态误差 e ss 的值，确定开环增益 K ，再得到校正前系统的传递函数及频率特性，利用matlab 画出其 bode 图，从图形及结果可以得到校正前系统的相角裕度γ和剪切频率ωc ，判断这两项指标是否符合要求，若不符合，则选择合适的校正装置，确定并计算出校正装置的参数 a 和 T 。即得校正装置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数及频率特性，最后验证已校正系统的γ和ωc 是否都达到要求。如果有指标仍未达标。则须另取合适的w c 的 四、设计方法与步骤
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计. 1. 课程设计问题描述： 设计一个基于PID控制器的温度控制系统，该系统可以对加热器进行控制，使得加热器在正常工作温度范围内，能够稳定工作，并且能够自动调节加热器的加热功率，以确保系统能够快速、准确、稳定地达到所需的目标温度。 2. 设计目标： - 设计一个功能完整的温度控制系统，该系统可以通过PID控制器实现自动调节加热器的电力输出，以确保系统能够稳定工作。 - 设计一个能够迅速、准确地响应输入变化的系统，该系统对于任何输入变化都能够快速进行反应，以确保系统能够在最短时间内恢复到目标状态。 - 设计一个可靠的系统，该系统能够稳定工作，并且能够应对过度负载等异常情况，防止系统发生过载或损坏。 3. 计划实施步骤： - 步骤一：确定系统的物理参数与数学模型，以确定系统的特性和性能。 - 步骤二：精确计算系统的PID参数，以确保系统能够稳定工作并具有良好的响应性能。 - 步骤三：开发系统的硬件，包括传感器、控制器和执行器等组件。
- 步骤四：开发系统的软件，包括PID算法的实现和系统控制逻辑的实现等。 - 步骤五：进行系统的测试与验证，并对系统进行性能分析与评估。 - 步骤六：进行系统的优化，以进一步提高系统的性能和稳定性，并满足实际使用的需求。 - 步骤七：对系统进行部署，并进行实际使用与维护。 4. 关键技术问题： - 确定PID控制器的参数，并进行优化和调整，以实现系统的稳定性和性能。 - 设计和开发系统的硬件和软件，包括传感器、控制器和执行器等组件，以实现系统的功能和要求。 - 进行基于问题求解的综合性实验，将课堂学习的理论知识运用到实际中。 - 进行系统性能分析和评估，并进行系统可靠性评估与优化，以保证系统具有良好的稳定性和性能。 - 进行实验数据采集和处理，并进行数据可视化与分析，以获得更为细致、准确的数据信息。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计 一、设计任务书 题 目:同时提高机器人转动关节的稳定性和操作性能，始终是一个具有挑战性的问题。提高增益可以满足对稳定性的要求，但随之而来的是无法接受过大的超调量。用于转动控制 的电-液压系统的框图如下，其中，手臂转动的传动函数为 ) 150/6400/(100 )(2 ++= s s s G s 试设计一个合适的校正网络，使系统的速度误差系数20=v K ，阶跃响应的超调量小于 %10。 二、设计过程 （一）人工设计过程 解：根据初始条件，调整开环传递函数： G(s)= )150 6400 ( 1002 ++ s s s 要求 k v =20， σ p ≤10% 未加补偿时的开环放大系数K=100/s ，校正后K =k v =20/s,因此需要一个k 1 =5 1 的比例环节，增加此环节后的幅值穿越频率变为20rad/s. 计算相位裕度： 由20lg100-20lg80=60lg ω c =32 10080⨯=86.2rad/s
γ0 =180 -+-18090 arctan 16.172 .1=-34 <0 因此系统不稳定 先计算相位裕度，判断不稳定 由bode 图知系统低频段已满足要求。待补偿系统在希望的幅值穿越频率ωc 附近的中 频段的开环对数幅频特性的斜率是-20Db/dec,但该频段20lg G >0Db. 因此考虑用滞后补偿。 技术指标为 σ p =10%，利用教材上的经验公式已无法达到要求。 在另一本教材（《自动控制原理》（第2版）），吴麒主编，清华大学出版社，有另一经验公式 σ p =γ 2000 -20 利用此公式，得相位裕度γ>67% 技术指标对幅值穿越没有要求。 技术指标对幅值穿越频率ωc 没有要求。20lg G 中ω<20时斜率为-20dB/dec ，拟将 这部分作为中频段，取 ωc =16rad/s 在0dB 线上取 ωc =16的点B 过B 作-20dB/dec 直线至ω=80rad/s 处点C 。延长CF 至点D ，点D 的角频率就是滞后补偿网络的转折频率ω 1 。取ω 1 =ωc 10 1 =1.6rad/s 。过D 作斜率为-40dB/dec 的直线交20lg G 于点H ，点H 的角频率就是补偿网络的转折频率 ω 2 。 FEDBCG 就是设计后曲线。 G c =17 1951++s s s γ=69 >67 满足要求 手工绘制bode 图，在下一页： （二）计算机辅助设计 1、用MATLAB 绘制校正前系统的伯德图
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计 一、设计目的 通过课程设计，掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB 实现系统的仿真与调试。 二、设计要求 收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤和设计规范的应用；对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图；撰写说明书。具体要求如下： 1.根据所学的控制理论知识（频率法、根轨迹法等）进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数； 2.在MATLAB 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； 3.确定校正装置的电路形式及电路参数（选作）； 4.完成设计报告。 三设计任务 燃气调节控制系统校正装置设计 已知为单位反馈控制系统的燃气调节控制系统，其开环传递函数为())15)(1(1++= s s s s G K ， 用根轨迹法设计超前校正装置，是系统满足最大超调量%30%≤P M ,调整时间s t s 5.0≤。 四设计原理概述 1、何谓校正 为何校正 所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，是系统整个特性发生变化。校正的目的是为了在调整发大器增益后仍然不能全面满足设计要求的性能指标的情况下，通过加入的校正装置，是系统性能全面满足设计要求。 2、 超前校正的原理 无源超前网络的电路如图 1 所示。
图1无源超前网络电路图 如果输入信号源的内阻为零，且输出端的负载阻抗无穷大，则超前网络的传递函数可写为 ()Ts aTs s aG c ++= 11 （2—1） 式中12 21>+=R R R a ,C R R R R T 2121+= 通常 a 为分度系数，T 叫时间常数，由式（2-1）可知，采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降a 倍，因此需要提高放大器增益交易补偿。 根据式（2-1），可以得无源超前网络()s aG c 的对数频率特性，超前网络对频率在 1/a T 至1/T 之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内，输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。在最大超前交频率 m ω 处，具有最大超前角 m ϕ。 超前网路（2-1）的相角为 ()ωωωϕarctgT arctgaT c -= （2-2） 将上式对ω求导并令其为零，得最大超前角频率 a T m 1=ω （2-3） 将上式代入（2-2），得最大超前角频率 11arcsin 21+-=-=a a a a arctg m ϕ （2-4） 同时还易知c m ωω= m ϕ仅与衰减因子a 有关。a 值越大，超前网络的微分效应越强。但a 的最大值受到超 前网络物理结构的制约，通常取为20左右（这就意味着超前网络可以产生的最大相位超前大约为65度）如果要得大于的相位超前角，可用两个超前校正网络串联实现，并在串联的两个网络之间加一个隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。 利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络或PD 控制器的相角超前特性。只要正确地将超前网络的交接频率 1/a T 或1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选择参数a 和T ，就可以使已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善系统的动态性能。使校正后系统具有如下特点：低频段的增益满足稳态精度的要求；中频段对数幅频特性的斜率为-20db/dec ，并具有较宽的频带，使系统具有满意的动态性能；高频段要求幅值迅速衰减，以减少噪声的影响。 3、 超前校正在根轨迹中的应用方法 。 用根轨迹法设计超前校正装置的步骤为：
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目录 一．绪论 (2) 1.1相关背景知识 (2) 1.2课程设计目的 (2) 1.3课程设计任务 (2) 二．通过matlab求校正装置的传递函数 (3) 三．系统校正前后的分析 (4) 3.1特征根的对比 (4) 3.2三种响应曲线的对比 (5) 3.2.1校正前后的单位脉冲响应曲线对比 (5) 3.2.2校正前后的单位阶跃响应曲线对比 (7) 3.2.3校正前后的单位斜坡响应曲线对比 (8) 四．动态性能的对比 (10) 五．系统校正前后的根轨迹 (12) 六．系统校正前后的Nyquist图 (14) 七．系统校正前后的Bode图 (16) 八.心得体会 (18) 九.参考文献 (19)
一．绪论 1.1相关背景知识 《自动控制原理》作为自动控制系列课程的实践性教学环节的教程， 是新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材之一。该课程综合性强、知识覆盖面广,要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识,以及较强的计算能力。而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识,并结合电路、电子技术,加强实践操作能力，因此具有很重要的意义。 1.2课程设计目的 1.掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。 2.学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。 1.3课程设计任务 题目：已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为 m m 1m 2012m n n 1n 2012n b b b b ()s s s G s a s a s a s a ----++++=++++ （n m ≥）。 参数n 210a ,a ,a ,a 和m 210b ,b ,b ,b 以及性能指标要求因小组而异。 本组题目: 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(S 1)(0.125S 1) =++，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量030γ>，静态速度误差系数1v K 10s -= 设计要求： 1）首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满
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. . .. . . 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1001 姓名： ******* 学号：*************** 指导教师：*********** 评定成绩： 教师评语： 指导教师签名： 年月日 大学自控原理课程设计任务书 1课程设计目的与任务 自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的根本方法，同时学会利用MATLAB语言进展控制方针和辅助设计的根本技能。 2课程设计的设计课题
题目：三阶系统的校正与分析 设单位负反应的开环传递函数为：G〔s〕=K/S(S+1)(S+5),设计校正装置，使系统在阶跃输入下的超调量小于等于30%，调节时间小于等于5s，而单位斜坡输入时的稳态误差小于等于15%。 要求：〔1〕确定采用何种校正装置。仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。 〔2〕将校正前性能指标与期望指标进展比拟，确定串联校正网络Gc(s)的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。仿真校正后猪呢哥哥系统的开环对数频率特性图以及根轨迹仿真图。 〔3〕当输入r(t)=1时，仿真出校正前系统的的单位阶跃响应曲线h(t)。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。 3课程设计的根本要求 〔1〕学习掌握MATLAB语言的根本命令，根本操作和程序设计；掌握MATLAB语言在自动控制原理中的应用；掌握SIMULINK的根本操作，使用其工具建立系统模型进展仿真。〔2〕应用MATLAB/SIMULINK进展控制系统分析、设计。通过建立数学模型，在MATLAB 环境下对模型进展仿真，使理论与实际得到最优结合。 〔3〕撰写自控原理课程设计报告。 目录 1.前言 (3) 2.未校正系统分析 (4) 2.1复域分析 (4) 2.2时域分析 (5) 2.3频域分析 (6) 2.4用SIMULINK进展仿真 (8) 3.选定适宜的校正方案 (9) 3.1分析确定校正装 (9) 3.2设计串联超前校正网络的步骤 (9)
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1 +恋 1 + cffs 第一章串联校正装置的结构特性 自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。 本课程设计的任务是使学生 初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用 MATLAB 语言进行控制系统仿真和辅 助设计的基本技能，为今后从事控制系统研究工作打下较好的基础。 1.1超前校正装置 图1.1分别为无源和有源超前校正网络。对于无源校正装置 (a)，忽略该网络 的输入阻抗和输出阻抗效应，则其传递函数为： •S --- GCc) = ^)= ll±^ = _邑 ° E ⑶0 1+ 宠 卄丄 T 式中, 图 1.1
CL — . 式中， , 对于有源校正装置（b ），其对应的传递函数为：另一 在式（6-3）中，令r..则（6-3）可写成如下形式: 阴…霁严十卜 上式即为实际的比例微分控制器（PD 的传递函数的表达式 1.2超前校正装置的极点及频率特性 超前校正装置的零、极点分布如 图1.2所示，由于/',故|「门的零点 总在其极点的右侧。由式（6- 1）和式（6-2）可知，在采用超前校正网络时, 频率特性为:式中 系统的开环增益会有 ./ （或片）倍的衰减。对此，用放大倍数 附加放大器予以补偿。经补偿后，令 -1+局帀 £ =二丫=7 — 其传递函数
与式（6-5）对应的幅频特性的表达式分别为: 炉（少）=沁堤祖T _赵览Q 应 其相应的极坐标如 图1.3。由图可见，超前校正装置的极坐标是一个位于第一象 十 1 仏）」］ ifl/ct-1） 限的半圆，圆心坐标L ° 」，半径为2 。从坐标原点到半 圆作切线，它与正实轴的夹角即为该校正装置的最大超前角 ，且有： 卫（切点伽）|二 | ］十（边亍 *1 + （辺叶 此最大超前角对应的频率可由公式得到。令 ，则有: m 1.2零、租点分布
自动控制原理课程设计最终版,重庆邮电大学移通学院
成绩 _______ 重庆邮电大学移通学院自动化系 自动控制原理 课程设计报告 题目Ⅰ型三阶系统的典型分析与综合设计 系别自动化系 专业名称电气工程与自动化 班级 学号 姓名孙猜胜 指导教师 重庆邮电大学移通学院自动化系制 2014 年 12 月
摘要 在控制系统中，对于一个设计者来说，在进行控制系统校正之前，首先应确信已对被控对象进行了尽可能的改善，即通过调整控制器的各项参数仍然无法满足系统性能指标的要求。这时必须在系统中引入一些附加装置来改善系统的稳态和瞬态性能，使其全面满足性能指标要求。 本次课程设计研究的是Ⅰ型三阶系统，要求满足给定的期望指标。对于这个系统，需要在频域中建立原系统的数学模型。根据传递函数进行绘制bode图，从图中得出不满足各项指标时，则通过期望的指标设计出bode图，得到校正装置的传递函数，从而得到校正后的传递函数。然后需Simulink仿真看是否达到所希望的指标，以及设计出校正后的系统模拟图，通过实验里的设备搭建实物电路，在输入阶跃响应时，观察示波器上波形，并进行与仿真对照。 本系统单纯采用超前校正或滞后校正均只能改善系统暂态或稳态一个方面的性能，并且要求的性能都比较高，宜采用了串联滞后-超前校正装置。 【关键字】校正性能指标校正装置
Abstract In the control system, for a designer, before adjustment for control system, First, the accused should have been identified for possible improvement of the object, by adjusting the parameters of the controller is still unable to meet the requirements of system performance index.Then you must introduce some additional devices in the system to improve steady-state and transient performance of the system, so that，It fully meet the performance requirements. The curriculum design is the study of the Ⅰthird-order system, Required to meet the expectations of a given index.For this system, Need to establish a mathematical model of the original system in the frequency domain. Bode charting based on transfer function,When the results from the figure does not meet the targets, by the desired index designed bode diagram, get the calibration device of transfer function, thereby obtaining the transfer function of the corrected.You then need to see if the Simulink simulation to achieve the desired targets, and design a correction after system simulation diagram, Build physical circuit through experiment equipment, When entering the step response, observed on an oscilloscope waveform, and control and simulation. The system uses a simple correction or lag correction ahead are transient or steady-state system can only improve one aspect of performance, And performance requirements are high, should adopt a series lag - lead correction device. Keywords：correction performance index correcting device
自动控制原理课程设计71013
大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理 题目名称：二阶系统校正 年级专业及班级： 姓名： 学号： 指导教师： 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 年月日
目录 摘要 (1) 一绪论 (2) 二设计的目的、任务及容 (3) 1 课程实习的目的 (3) 2 课程实习任务 (3) （三）课程实习容 (3) 三系统的分析 (5) 1 未校正系统的开环和闭环零极点图 (5) 2 未校正系统根轨迹图 (6) 3 未校正系统时域分析 (7) 四系统的校正 (12) 1 校正方案的选择 (12) 2 校正装置的确定及性能指标的检验 (12) 3 校正前、后系统的时域分析比较 (13) 4 校正前、后系统的频域分析比较 (14) 五 SIMULINK仿真 (18) 1 校正前单位阶跃响应仿真 (18) 2 校正后单位阶跃响应仿真 (25) 六电路设计 (18) 1 典型环节电路图 (18) (1) 比例环节（P） (18) (2) 积分环节（I） (19) (3) 比例积分环节（PI） (20) (4) 惯性环节（T） (21) (5) 比例微分环节（PD） (22) (6) 比例积分微分环节（PID） (24) 2 校正装置电路图 (25) 七总结 (26) 八参考文献 (27)
摘要 通过对未校正系统进行分析，得知系统需要校正才能满足要求。根据对原系统的时域、复域和频域分析结果，这里采用串联滞后—超前校正装置对其进行校正，理论计算得到校正装置的参数。分析、校正过程中借助了Matlab语言、Simulink工具箱仿真工具。经检验，校正后的系统满足性能指标的要求。