自动课程设计
设备自动化课程设计

设备自动化课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解设备自动化的基本概念,掌握自动化设备的工作原理。
2. 学生能够描述常见自动化设备的使用方法及其在工业、生活中的应用。
3. 学生能够了解设备自动化在提高生产效率、降低劳动强度、节能减排方面的重要意义。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并解决简单的设备自动化问题。
2. 学生能够设计简单的自动化设备控制系统,进行模拟实验。
3. 学生能够通过小组合作,完成设备自动化项目的实践操作。
情感态度价值观目标:1. 学生对设备自动化产生兴趣,培养探索精神和创新意识。
2. 学生认识到设备自动化在现代社会中的重要作用,增强社会责任感和使命感。
3. 学生在小组合作中,培养团队协作能力,学会尊重他人、倾听意见、共同进步。
课程性质:本课程是一门理论与实践相结合的课程,旨在帮助学生掌握设备自动化的基本知识,提高实践操作能力。
学生特点:初中年级的学生具有一定的逻辑思维能力和动手能力,对新鲜事物充满好奇,喜欢探索和实践。
教学要求:教师应注重理论与实践相结合,关注学生的个体差异,提高学生的参与度和积极性。
同时,注重培养学生的团队协作能力和创新能力,使学生在课程学习中获得成就感。
通过课程目标的分解和教学设计,确保学生能够达到预期的学习成果,为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 设备自动化基本概念:自动化设备定义、分类及其在工业生产中的应用。
- 教材章节:第一章第一节2. 自动化设备工作原理:传感器、执行器、控制器等基本组成部分及其作用。
- 教材章节:第一章第二节3. 常见自动化设备及其使用方法:分析工业机器人、自动化生产线、智能家居设备等实例。
- 教材章节:第二章4. 设备自动化在节能减排、提高生产效率等方面的意义。
- 教材章节:第三章第一节5. 设备自动化控制系统设计:原理图绘制、控制程序编写、模拟实验操作。
- 教材章节:第三章第二节、第三节6. 设备自动化项目实践:分组进行项目实践,设计并搭建简单的自动化控制系统。
自动控制课程设计pid

自动控制 课程设计pid一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握PID控制原理,理解比例(P)、积分(I)、微分(D)各自的作用及相互关系。
2. 使学生了解自动控制系统中PID参数调整对系统性能的影响。
3. 引导学生运用数学工具描述控制系统的动态特性。
技能目标:1. 培养学生运用PID算法解决实际控制问题的能力。
2. 让学生掌握使用仿真软件进行PID控制器设计和参数优化的方法。
3. 培养学生通过实验分析控制效果,进而调整PID参数的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发学习热情。
2. 培养学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力。
3. 引导学生关注自动化技术在生活中的应用,认识到科技发展对社会进步的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程将目标分解为以下具体学习成果:1. 学生能够阐述PID控制原理,并解释P、I、D参数对系统性能的影响。
2. 学生能够运用仿真软件设计PID控制器,并完成参数优化。
3. 学生能够通过实验,观察和分析控制效果,根据实际情况调整PID参数。
4. 学生在课程学习中展现出积极的学习态度和良好的团队合作精神。
二、教学内容1. 理论部分:a. 控制系统基本概念及性能指标介绍(对应教材第2章)b. PID控制原理及其数学描述(对应教材第3章)c. PID参数调整对系统性能的影响分析(对应教材第4章)2. 实践部分:a. 使用仿真软件(如MATLAB/Simulink)进行PID控制器设计与仿真(对应教材第5章)b. 实际控制实验,观察和分析PID参数调整对系统性能的影响(对应教材第6章)3. 教学进度安排:a. 第1周:控制系统基本概念及性能指标学习b. 第2周:PID控制原理及其数学描述学习c. 第3周:PID参数调整对系统性能的影响分析d. 第4周:仿真软件操作培训及PID控制器设计e. 第5周:实际控制实验操作及结果分析教学内容遵循科学性和系统性原则,结合教材章节,确保学生能够逐步掌握自动控制及PID控制相关知识。
工业自动化课程设计

工业自动化课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解工业自动化的基本概念,掌握其主要组成部分和应用领域。
2. 学生能够掌握工业自动化中常用的传感器、执行器和控制器的原理和功能。
3. 学生能够了解工业自动化系统的设计原则和流程。
技能目标:1. 学生能够运用工业自动化相关知识,分析和解决简单的自动化问题。
2. 学生能够设计简单的工业自动化系统,包括传感器、执行器和控制器的选型和连接。
3. 学生能够使用相关软件或工具进行工业自动化系统的模拟和编程。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对工业自动化的兴趣和好奇心,激发他们探索先进技术的热情。
2. 培养学生团队合作意识,学会与他人共同解决问题,培养沟通和协作能力。
3. 增强学生对工业自动化对社会发展的认识,培养他们的创新意识和责任感。
课程性质:本课程为实践性较强的学科,结合理论知识与实践操作,培养学生的实际应用能力。
学生特点:学生处于高年级阶段,具备一定的学科基础和自主学习能力,对新技术和新知识具有较强的接受能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,突出学生的主体地位,鼓励学生主动探究和解决问题,培养其创新思维和实践能力。
通过课程目标的实现,使学生在工业自动化领域具备一定的知识储备和应用能力。
二、教学内容1. 工业自动化基本概念:包括工业自动化定义、分类及其在工业生产中的应用。
- 教材章节:第一章 工业自动化概述2. 工业自动化系统组成:介绍传感器、执行器、控制器等主要组成部分及其作用。
- 教材章节:第二章 工业自动化系统组成3. 常用传感器及其原理:学习温度、压力、位置等传感器的原理和应用。
- 教材章节:第三章 常用传感器4. 执行器与控制器:了解气动、电动和液压执行器的原理及控制器的工作原理。
- 教材章节:第四章 执行器与控制器5. 工业自动化系统设计:学习工业自动化系统的设计原则、流程和方法。
- 教材章节:第五章 工业自动化系统设计6. 工业自动化案例分析:分析典型工业自动化应用案例,了解实际应用中的技术问题和解决方案。
自动控制课程设计15页

自动控制课程设计15页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用,培养学生分析和解决自动控制问题的能力。
具体目标如下:1.知识目标:(1)掌握自动控制的基本概念、原理和特点;(2)熟悉常见自动控制系统的结构和特点;(3)了解自动控制技术在工程应用中的重要性。
2.技能目标:(1)能够运用自动控制理论分析实际问题;(2)具备设计和调试简单自动控制系统的能力;(3)掌握自动控制技术的实验方法和技能。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的创新意识和团队合作精神;(2)增强学生对自动控制技术的兴趣和热情;(3)培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.自动控制基本理论:包括自动控制的概念、原理、特点和分类;2.控制系统分析:涉及线性系统的时域分析、频域分析以及复数域分析;3.控制器设计:包括PID控制、模糊控制、自适应控制等方法;4.常用自动控制系统:如温度控制、速度控制、位置控制等系统的原理和应用;5.自动控制系统实验:包括实验原理、实验设备、实验方法和数据分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标,将采用以下教学方法:1.讲授法:用于传授基本理论和概念,使学生掌握基础知识;2.讨论法:通过分组讨论,培养学生分析问题和解决问题的能力;3.案例分析法:分析实际工程案例,使学生了解自动控制技术的应用;4.实验法:动手进行实验,培养学生实际操作能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法,将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《自动控制原理》等;2.参考书:提供相关领域的经典著作和论文,供学生深入研究;3.多媒体资料:制作课件、视频等,辅助讲解和展示;4.实验设备:准备自动控制实验装置,供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,将采用以下评估方式:1.平时表现:包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等,占总成绩的20%;2.作业:布置适量作业,检查学生对知识点的理解和应用能力,占总成绩的30%;3.考试:包括期中和期末考试,主要测试学生对课程知识的掌握程度,占总成绩的50%。
自动控制操作课程设计

自动控制操作课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解自动控制系统的基本原理,掌握控制系统的组成、分类及工作方式。
2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型,并能运用相关公式进行简单计算。
3. 帮助学生了解自动控制系统的性能指标,如稳定性、快速性、准确性等。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析自动控制系统的能力,能对实际系统进行简单的建模与仿真。
2. 让学生学会使用自动控制设备,进行基本操作和调试,具备一定的动手实践能力。
3. 培养学生利用自动控制系统解决实际问题的能力,提高创新意识和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自动控制技术的兴趣,激发学习热情,形成积极的学习态度。
2. 引导学生认识到自动控制在国家经济建设和科技进步中的重要作用,增强学生的社会责任感和使命感。
3. 培养学生严谨的科学态度,养成勤奋刻苦、团结协作的良好品质。
本课程针对高年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。
课程内容紧密联系课本,确保学生所学知识的实用性和针对性。
通过本课程的学习,使学生能够在理论知识和实践操作方面均取得较好的成果。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,紧密结合教材,确保科学性和系统性。
主要包括以下几部分:1. 自动控制原理:介绍自动控制系统的基本概念、分类及其应用,重点讲解开环控制系统和闭环控制系统的原理及特点。
2. 控制系统数学模型:讲解控制系统的数学描述方法,包括传递函数、状态空间表达式等,并通过实例进行分析。
3. 控制系统性能分析:介绍控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标,结合教材章节,进行深入讲解。
4. 自动控制设备操作与调试:教授自动控制设备的基本操作方法,包括控制器参数设置、传感器和执行器的使用等,并安排实践环节,让学生动手操作。
5. 自动控制系统仿真与设计:结合教材内容,指导学生运用仿真软件对自动控制系统进行建模、仿真和分析,培养学生的实际操作能力。
自动化课程设计

自动化课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解自动化的基本概念,掌握自动化系统的工作原理;2. 使学生掌握自动化控制系统的类型及各自的特点;3. 引导学生了解自动化技术在现实生活中的应用,认识到自动化技术对社会发展的意义。
技能目标:1. 培养学生运用自动化知识分析和解决实际问题的能力;2. 培养学生设计简单的自动化控制系统的能力;3. 提高学生的动手实践能力,通过课程实验,学会使用自动化设备。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对自动化技术的兴趣,培养其探索精神;2. 培养学生的团队合作意识,使其在小组合作中学会相互尊重、相互支持;3. 增强学生的社会责任感,使其认识到自动化技术对环境保护和资源节约的重要性。
课程性质:本课程为实践性较强的学科,旨在通过理论教学与实践操作相结合的方式,使学生掌握自动化技术的基本知识和技能。
学生特点:考虑到学生所在年级,已具备一定的物理、数学和信息技术基础,具备初步的分析问题和解决问题的能力。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的动手实践能力,鼓励学生主动探索、创新,培养其解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 自动化基本概念:自动化定义、自动化系统组成、自动化控制系统分类;2. 自动化控制原理:反馈控制、开环控制、闭环控制;3. 自动化技术应用:工业自动化、农业自动化、家居自动化;4. 自动化控制系统设计:控制系统的建模、控制器设计、系统仿真;5. 自动化设备及其应用:传感器、执行器、控制器、编程语言;6. 课程实验:自动化控制系统的搭建与调试。
教学大纲安排:第一周:自动化基本概念、自动化系统组成;第二周:自动化控制系统分类、反馈控制原理;第三周:开环控制与闭环控制、工业自动化应用;第四周:农业自动化、家居自动化;第五周:控制系统的建模、控制器设计;第六周:系统仿真、自动化设备介绍;第七周:课程实验一:传感器应用;第八周:课程实验二:执行器与控制器编程;第九周:课程实验三:自动化控制系统搭建与调试。
自动控制原理课程设计

自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计是针对自动控制原理课程的学习内容和要求进行的实践性教学任务。
其目的是通过设计和实现一个自动控制系统,加深学生对自动控制原理的理解和应用能力。
一般来说,自动控制原理课程设计包括以下几个步骤:
1. 选题:根据课程要求和学生的实际情况,选择一个合适的自动控制系统作为课程设计的对象。
可以选择一些简单的控制系统,如温度控制、水位控制等,也可以选择一些复杂的控制系统,如飞行器控制、机器人控制等。
2. 系统建模:对选定的控制系统进行建模,包括确定系统的输入、输出和状态变量,建立系统的数学模型。
可以使用传递函数、状态空间等方法进行建模。
3. 控制器设计:根据系统模型和控制要求,设计合适的控制器。
可以使用经典控制方法,如比例积分微分(PID)控制器,也可以使用现代控制方法,如状态反馈控制、最优控制等。
4. 系统仿真:使用仿真软件(如MATLAB/Simulink)对设计的控制系统进行仿真,验证控制器的性能和稳定性。
5. 硬件实现:将设计的控制器实现到实际的硬件平台上,如单片机、PLC等。
可以使用编程语言(如C语言、Ladder图等)进行编程。
6. 系统调试:对实际的控制系统进行调试和优化,使其达到设计要求。
可以通过实验和测试来验证系统的性能。
7. 实验报告:根据课程要求,撰写实验报告,包括实验目的、方法、结果和分析等内容。
通过完成自动控制原理课程设计,学生可以深入理解自动控制原理的基本概念和方法,掌握控制系统的设计和实现技术,提高自己的实践能力和创新能力。
《自动控制原理》课程设计

名称:《自动控制原理》课程设计题目:基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系:建筑环境与能源工程系班级:学生姓名:指导教师:目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计,是课堂的深化。
设置《自动控制原理》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。
使相关专业的本科学生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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
课程设计任务书院部名称机电工程学院专业自动化班级 M11自动化指导教师陈丽换金陵科技学院教务处制摘要MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。
其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数,可以方便的实现用户所需的各种计算功能。
函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而前经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下,可以用它来代替底层编程语言,如C和C++ 。
在计算要求相同的情况下,使用MATLAB的编程工作量会大大减少。
MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵,特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。
函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。
此次课程设计就是利用MATLAB对一单位反馈系统进行滞后-超前校正。
通过运用MATLAB的相关功能,绘制系统校正前后的伯德图、根轨迹和阶跃响应曲线,,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。
学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
关键字:超前-滞后校正 MATLAB 仿真1.课程设计应达到的目的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。
2.课程设计题目及要求 题目:已知单位负反馈系统的开环传递函数,试用频率法设计串联滞后——超前校正装置,使之满足在单位斜坡作用下,系统的速度误差系数1vK 10s -=,系统的相角裕量045γ≥,校正后的剪切频率 1.5Crad s ω≥。
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,使其满足工作要求。
要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数,校正装置的参数T ,α等的值。
2.. 利用MATLAB 函数求出校正前与校正后系统的特征根,并判断其系统是否稳定,为什么?3. 利用MATLAB 作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线,单位阶跃响应曲线,单位斜坡响应曲线,分析这三种曲线的关系。
求出系统校正前与校正后的动态性能指标σ%、tr 、tp 、ts 以及稳态误差的值,并分析其有何变化。
4. 绘制系统校正前与校正后的根轨迹图,并求其分离点、汇合点及与虚轴交点的坐标和相应点的增益K *值,得出系统稳定时增益K *的变化范围。
绘制系统校正前与校正后的Nyquist 图,判断系统的稳定性,并说明理由。
5. 绘制系统校正前与校正后的Bode 图,计算系统的幅值裕量,相位裕量,幅值穿越频率和相位穿越频率。
判断系统的稳定性,并说明理由。
()(1)(2)K G S S S S =++3. 用MATLAB 进行控制系统的滞后-超前校正设计 3.1滞后-超前校正设计目的和原理目的:所谓校正就是在系统不可变部分的基础上,加入适当的校正元部件,使系统满足给定的性能指标。
校正方案主要有串联校正、并联校正、反馈校正和前馈校正。
确定校正装置的结构和参数的方法主要有两类:分析法和综合法。
分析法是针对被校正系统的性能和给定的性能指标,首先选择合适的校正环节的结构,然后用校正方法确定校正环节的参数。
在用分析法进行串联校正时,校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正和滞后-超前校正这三种类型。
超前校正通常可以改善控制系统的快速性和超调量,但增加了带宽,而滞后校正可以改善超调量及相对稳定度,但往往会因带宽减小而使快速性下降。
滞后-超前校正兼用两者优点,并在结构设计时设法限制它们的缺点。
原理:滞后-超前校正RC 网络电路图如图1所示。
图1 滞后-超前校正RC 网络下面推导它的传递函数:()()2211221111()11c R M s sC G s E s R sC R sC R sC +==+++令:则:其中1T 为超前部分的参数,2T 为滞后部分的参数。
滞后-超前校正的频域设计实际是超前校正和滞后校正频域法设计的综合,基本方法是利用滞后校正将系统校正后的穿越频率调整到超前部分的最大相角处的频率。
具体方法是先合理地选择截止频率c ω,先设计滞后校正部分,再根据已经选定的β设计超前部分。
应用频率法确定滞后超前校正参数的步骤: 1、根据稳态性能指标,绘制未校正系统的伯德图; 2、选择校正后的截止频率c ω; 3、确定校正参数β; 4、确定滞后部分的参数2T ; 5、确定超前部分的参数1T ;6、将滞后部分和超前部分的传递函数组合在一起,即得滞后-超前校正的传递函数;7、绘制校正后的伯德图,检验性能指标。
3.2 滞后-超前校正的设计过程(1).根据初始条件,调整开环传递函数:当系统的静态速度误差系数110-=S K v 时,v K K =5.0则120-=s K满足初始条件的最小K 值时的开环传递函数为()()()112221122121122111R C s R C s R C R C R C s R C R C s ++=++++1,,,21221121222111>++=+==βββC R C R C R T T C R T C R T ()()()()s T s T s T s T s G c 21211111ββ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=()()()s s s Ks G 5.0115.0++=(2).用MATLAB 求校正前系统的幅值裕量和相位裕量用命令margin(G)可以绘制出G 的伯德图,并标出幅值裕量、相位裕量和对应的频率。
用函数[kg,r,wg,wc]=margin(G)可以求出G 的幅值裕量、相位裕量和幅值穿越频率。
程序:num=[10]; d en=[0.5,1.5,1,0];G =tf(nu m,d en);m argin(G)[kg,r,wg,wc]=margin(G) 得到的幅值裕量和相位裕量如图2所示。
()()()s s s s G 5.01110++=图2 校正前系统的幅值裕量和相位裕量行结果: kg=0.3000 r=-28.0814wg=1.4142 wc=2.4253即幅值裕量dB h 5.103.0lg 20-==,相位裕量β=-28.0814o 。
(3).选择校正后的截止频率c ω,确定校正参数β、2T 和1T 若性能指标中对系统的快速性未提明确要求时,一般对应()︒-=∠180ωj G 的频率作为c ω。
从图2中得,c ω=1.5。
这样,未校正系统的相位裕量为0o ,与要求值仅差+45o ,这样大小的超前相角通过简单的超前校正是很容易实现的。
β由超前部分应产生超前相角ϕ而定,即ϕϕβsi n 1si n 1-+=。
在本题中,︒=︒+︒=50545ϕ,因此55.750sin 150sin 1≈︒-︒+=β取c T ω15112=,以使滞后相角控制在-5o以内,因此1.012=T ,滞后部分的传递函数为01.01.0++s s 。
过()()c c j G ωωlg 20,-,作20dB/dec 直线,由该直线与0dB 线交点坐标1Tβ确定1T 。
未校正系统的伯德图在c ω=1.5处的增益是13dB 。
所以过点(1.5,-13)画一条20dB/dec 的直线,与0dB 线的交点确定转折频率。
经计算得,转折频率89.011=T ,另一转折频率为7.61=T β。
所以超前部分的传递函数为7.689.0++s s 。
将滞后校正部分和超前校正部分的传递函数组合在一起,得滞后-超前校正的传递函数为()01.01.07.689.0++++=s s s s s G c系统校正后的传递函数为4.用MATLAB 函数求出校正前与校正后系统的特征根,并判断其系统是否稳定4.1校正前的特征根及其稳定性 用MATLAB 求出其特征根,程序如下: p=[1 3 2 20]; v=roots(p) 运行结果: v =-3.83710.4186 + 2.2443i0.4186-2.2443i 由于其运行出来的特征根有两个负数根在右半平面,根据传递函数的稳定性判定原理,该传递函数不稳定。
4.2校正后的特征根及其稳定性 用MATLAB 求出其特征根,程序如下: 先求出其闭环传递函数:()()()()()()()()01.07.615.011.089.010++++++=s s s s s s s s G s G cnum=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01]))));Gk=tf(num,den);sys=feedback(Gk,1)再由下述MATLAB命令,可求出闭环系统的特征根。
>> p=[0.5 4.855 11.1 7.811 1.847 0.7921];V=roots(p)V =-6.7545-1.8697-1.0043-0.0408 + 0.3511i-0.0408 - 0.3511i由于其运行出来的特征根全部都在左半平面,根据传递函数的稳定性判定原理,该传递函数稳定。
5.MATLAB作出系统校正前与校正后的三种曲线并且进行分析5.1校正前(1).校正前单位脉冲响应曲线:程序如下:>> num=20;den=conv([1 1],[1 2 0]);G0=feedback(tf(num,den),1);impulse(G0,0:0.02:8)得到的曲线如下:(2).校正前单位阶跃响应曲线:程序如下:>> num=20;den=conv([1 1],[1 2 0]); G0=feedback(tf(num,den),1); step(G0,0:0.1:15)得到的曲线如下:(3).校正前单位斜坡响应曲线:程序如下:>> t=0:0.02:10;u=t;n=[20];den=conv([1 1],[1 2 0]);sys=tf(n,u);lsim(sys,u,t);>> t=0:0.01:10;得到的曲线如下:5.2 校正后(1).校正后的单位脉冲响应曲线:程序如下:k=10;num=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01])))); sys=tf(k*num,den);Lsys=feedback(sys,1,-1);[y,t,x]=impulse(Lsys);>> plot(t,y);得到的曲线如下:(2).校正后的单位阶跃响应曲线:程序如下:k=10;num=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01])))); sys=tf(k*num,den);Lsys=feedback(sys,1,-1);[y,t,x]=step(Lsys);plot(t,y);得到的曲线如下:(3).校正后的单位阶跃响应曲线:程序如下:num=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01])))); lsim(sys,0:0.01:40,0:0.01:40);6.绘制根轨迹图与Nyquist图6.1校正前的根轨迹图程序如下:num=20;>> den=conv([1 1 0],[1 2]);>> rlocus(tf(num,den))得到的图片如下:6.2校正后的根轨迹图:程序如下:num=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01])))); rlocus(tf(num,den))得到的图形如下:6.3校正前的Nyquist图程序如下:num=20;den=conv([1 1],[1 2 0]);sys=tf(num,den);figure(1),nyquist(sys);得到的图形如下:6.4校正后的Nyquist图;程序如下:num=conv([1 0.89],[1 0.89]);den=conv([1 0],conv([1 1],conv([0.5 1],conv([1 6.7],[1 0.01])))); sys=tf(num,den);figure(1),nyquist(sys);得到的图形如下:7.绘制系统校正前与校正后的Bode图7.1校正前的Bode图程序如下:num=[10];den=[0.5,1.5,1,0];G=tf(num,den);margin(G)[kg,r,wg,wc]=margin(G)得到的图形如下:运行结果: kg=0.3000 r=-28.0814wg=1.4142 wc=2.4253即幅值裕量dB h 5.103.0lg 20-==,相位裕量β=-28.0814o 。