昆明学院课程教学设计报告

^` 课程设计（大作业）报告 课程名称： 自动控制理论 设计题目： 自动控制系统建模、分析及校正 院 系：自动控制与机械工程学院 班 级：电气工程及其自动化2014级 2班 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间：2016.12.12——2016.12.16 ^` 昆明学院课程设计（大作业）任务书 姓 名： 张荣辉 院（系）：自动控制与机械工程学院 专 业：电气工程及其自动化 学 号：201404170108 任务起止日期：第十五周（2016年12月12日——2016年12月16日）

课程设计题目： 自动控制系统建模、分析及校正

课程设计要求： 1．了解matlab软件的基本特点和功能,熟悉其界面、菜单和工具条；掌握线性系统模型的计算机表示方法、变换以及模型间的相互转换。了解控制系统工具箱的组成、特点及应用；掌握求线性定常连续系统输出响应的方法，运用连续系统时域响应函数（impulse,step,lsim），得到系统的时域响应曲线。 2．掌握使用MATLAB软件绘制开环系统的幅相特性曲线、对数频率特性曲线；观察控制系统的观察开环频率特性，对控制系统的开环频率特性进行分析； 3．掌握MATLAB软件中simulink工具箱的使用；熟悉simulink中的功能模块，学会使用simulink对系统进行建模；掌握simulink的仿真方法。

工作计划及安排： 在第15周内（2016.12.12——2016.12.16）内完成规定的题目。 1：2016.12.12 明确注意事项，完成题目1、2。

2：2016.12.13 完成题目3、4、5。

3：2016.12.14 完成题目6、7、8。

4：2016.12.15 完成题目9、10。

5：2016.12.16 完成题目11，打印并提交课程设计报告。

指导教师签字 2016年 12 月 8 日 ^` 课程设计（大作业）成绩 学号：201404170108 姓名：张荣辉 指导教师：杨祖元 课程设计题目：自动控制系统建模、分析及校正

总结： 本次课程设计令我受益匪浅，在实验的过程中我明白到书本知识的重要性. 要对书本的知识有比较深刻的了解才能对传递函数进行设计。这次的课程设计让我知道亲自动手操作是远比自己想象的复杂的，因为在这过程中会出现很多问题并需要自己解决，不过只有这样才能更好地提高自己。虽然在这过程中曾经感到过不适，然而，在一步一步的改进中走向成功的那种感觉是无比的兴奋的。只有通过实践才能更加深入地去了解它的工作原理，才可以更好地发现问题，可以很好地锻炼自己的动手能力和应变能力。这个过程是使人快乐和兴奋的。

指导教师评语：

成绩： 填表时间： 指导教师签名： ^` 课程设计（大作业）报告 1.用matlab语言编制程序，实现以下系统： 1）226418245)(23423sssssssG 2）)523()1()66)(2(4)(23322sssssssssG

2.两环节G1、G2串联，求等效的整体传递函数G(s) 32)(1ssG 127)(22sssG

3.两环节G1、G2并联，求等效的整体传递函数G(s) 32)(1ssG 127)(22sssG

num=[5,24,0,18]; den=[1,4,6,2,2]; sys=tf(num,den) Transfer function: 5 s^3 + 24 s^2 + 18 ---------------------- s^4 + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 2

num=4*conv([1,2],conv([1,6,6],[1,6,6])); den=conv([1,0],conv([1,1],conv([1,1],[1,3,2,5]))); sys=tf(num,den) Transfer function: 4 s^5 + 56 s^4 + 288 s^3 + 672 s^2 + 720 s + 288 ----------------------- s^6 + 5 s^5 + 9 s^4 + 12 s^3 + 12 s^2 + 5 s

解： G1=tf(2,[1,3]); G2=tf(7,[1,2,1]); G=G1*G2 Transfer function: 14 --------------------- s^3 + 5 s^2 + 7 s + 3

解： G1=tf(2,[1,3]); G2=tf(7,[1,2,1]); G=parallel(G1,G2) Transfer function: 2 s^2 + 11 s + 23 --------------------- s^3 + 5 s^2 + 7 s + 3 ^` 4.已知系统结构如图，求闭环传递函数。其中的两环节G1、G2分别为

5.已知某闭环系统的传递函数为251096.116.02510)(23sssssG，求其单位阶跃响应曲线，单位脉冲响应曲线。

解： （1） 单位阶跃响应 1） 程序：

sys=tf([10,25],[0.16,1.96,10,25]); step(sys) 2） 单位阶跃响应曲线：

522)(2ssG8121003)(21ssssG

解： 负反馈 程序： G1=tf([3,100],[1,2,81]); G2=tf(2,[2,5]); sys=feedback(G1,G2,-1) Transfer function: 6 s^2 + 215 s + 500 ---------------------------------- 2 s^3 + 9 s^2 + 178 s + 605 正反馈 程序： G1=tf([3,100],[1,2,81]);G2=tf(2,[2,5]);sys=feedback(G1,G2,+1) Transfer function: 6 s^2 + 215 s + 500 --------------------------------- 2 s^3 + 9 s^2 + 166 s + 205 ^` 00.511.522.500.20.40.60.811.21.4Step Response

Time (sec)Amplitude

(2) 单位脉冲 1）程序： sys=tf([10,25],[0.16,1.96,10,25]); impulse(sys) 2）单位脉冲曲线

00.511.522.5-1012345Impulse Response

Time (sec)Amplitude

6.典型二阶系统的传递函数为 ， 为自然频率， 为阻尼比，试绘出当=0.5，n分别取-2、0、2、4、6、8、10时该系统的单位阶跃响应曲线；分析阻尼比分别为–0.5、–1时系统的稳定性。

解：

n

22

22)(nnnsssG^` （1） 分析n分别取-2、0、2、4、6、8、10时该系统的单位阶跃响应曲线 1）W=2,4,6,8,10时 程序： w=0:2:10; kosai=0.5; figure(1) hold on for Wn=w; num=Wn^2; den=[1,2*kosai*Wn,Wn^2]; step(num,den) end grid on title('单位阶跃响应¦') xlabel('时间') ylabel('振幅')

012345600.20.40.60.811.21.4单位阶跃响应

时间 (sec)

振幅

（从右到左分别为2,4,6,8,10的单位阶跃响应曲线） 2）W=-2时 程序： w=-2 ^` kosai=0.5; figure(1) Wn=w num=Wn^2; den=[1,kosai*Wn,Wn^2]; step(num,den) grid on ; title('单位阶跃响应') xlabel('时间') ylabel('振幅') w=-2 Wn=-2

0102030405060-6-4-2024681012x 1012单位阶跃响应

时间 (sec)

振幅

（2）分析阻尼比分别为-0.5，-1时系统的稳定性。 1）当ζ=-0.5时程序为： w=-2:2:10; kosai=0.5; hold on for Wn=w den=[1,2*kosai*Wn,Wn^2];