自动控制原理课程设计题目
自动控制原理课程设计题目-V1
自动控制原理课程设计题目-V1正文：自动控制原理一直是工科专业中非常重要的一门课程，通过学习这门课程，不仅能够熟悉自动控制的基本原理和方法，还能提高学生的实际应用能力。
在课程的学习过程中，课程设计是一个非常重要的部分，设计一个好的课程题目能够加深学生对知识的理解和应用，同时也可以提升学生的创新能力和实际解决问题的能力。
一、基于微处理器的PID控制器设计这个题目要求学生在掌握PID控制原理的基础上，进一步了解微处理器的工作原理和控制方法，在此基础上设计一个能够实现PID控制的微处理器控制器。
此项目对学生的电子电路设计能力和编程能力提出了很高的要求，但是通过这个项目学生能够更深入的了解PID控制的本质，并在实际中掌握使用微处理器控制PID控制器的方法。
二、基于遗传算法的控制器优化设计在自动控制中，常常需要对控制器的参数进行优化，以达到更好的控制效果。
如果使用传统的方法进行控制器参数的优化，往往需要大量的试验和计算，而且效果未必能够达到最优。
因此，这个题目要求学生使用遗传算法对控制器进行优化设计，在此基础上实现一个自适应控制器。
通过这个项目的实践，学生能够更好地掌握遗传算法的基本原理和方法，并深入掌握自适应控制器的设计方法。
三、基于模糊控制的机器人路径规划机器人路径规划是机器人控制中非常关键而又常用的问题，如果能够设计一个高效且精确的机器人路径规划算法，可以大大提高机器人的工作效率。
这个题目要求学生掌握模糊控制的基本原理和方法，在此基础上设计一个能够实现机器人路径规划的模糊控制算法。
通过这个项目的实践，学生能够更好地掌握模糊控制的设计思路和方法，并提高对实际问题的解决能力。
以上三个课程设计题目都非常具有挑战性和实际意义，通过学生对这些题目的研究，不仅可以提高学生的理论水平，还能够让学生更加熟悉自动控制领域的实际应用情况。
当然，在项目的实践过程中，不可避免地会遇到一些困难和问题，但是这些问题和困难恰恰是学生实际应用能力的锻炼机会，只有在实践中不断摸索，才能更好的掌握自动控制原理的本质和实际应用。
自动控制原理课程设计题目(A)
自动控制原理课程设计题库
自动化专业课程设计题目一、设单位反馈随动系统开环传递函数为（new1.m ）)1001.0)(1002.0)(1008.0(500)(0+++=s s s s s G1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标 （1）超调量<35%，（2）调整时间<0.8s ，（3）相角稳定裕度>40deg ，（4）幅值稳定裕度>30dB4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图5、给出校正装置的传递函数6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析7、应用所学的知识分析调节器对系统性能的影响。
二、设单位反馈系统开环传递函数为（new2.m ） )20)(5)(4)(2()10(160)(0+++++=s s s s s s G1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定3、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标：（1）超调量<25%，（2）调整时间<0.8s ，（3）相角稳定裕度>45deg ，（4）幅值稳定裕度>20dB 4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图5、给出校正装置的传递函数6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
三、一个小功率角度跟踪系统开环传递函数为（new3.m ）)1s T (s K 1s T K )s (G M 2L 10+⨯+=其中可调放大系数K 1=1，K 2=800，滤波器时间常数T L =0.25秒，伺服电机电机拖动系统时间常数T M =0.2秒。
1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定3、设计一个校正装置进行串联校正。
要求校正后的系统满足指标：（1）超调量<15%，（2）调整时间<1.5s ，（3）相角稳定裕度>55deg ，（4）幅值稳定裕度>65dB 4、计算校正后系统的剪切频率ωcp 和-π穿频率ωcs 5、给出校正装置的传递函数数6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
09级自动控制原理课程设计题目
09级自动控制原理课程设计题目1、减速直流电机角度控制将减速直流电机的轴通过联轴器与单圈电位器连接，利用电位器可以进行角度测量，设计功率驱动电路实现±12V线性放大，驱动电动机正反转，设计控制器实现0~300度角度控制，静态控制精度2%，超调＜10%。
2、舵机角度控制电路设计舵机内的减速直流电机的输出轴已经与单圈电位器的轴连接好，利用电位器可以进行角度测量，设计功率驱动电路实现±6V线性放大，驱动电动机正反转，设计控制器实现0~180度角度控制，控制精度2%，超调＜10%。
3、LED调光灯亮度控制设计LED线性驱动电路和光敏管进行亮度测量电路，再设计控制器来调节LED驱动电压，实现亮度的自动控制，控制精度2%，。
4、半导体制冷片温度控制设计半导体制冷片的线性驱动电路和热敏元件的测温电路，再设计控制器来调节制冷电压，实现温度控制，控制范围15~25度，控制精度±0.5度，超调＜10%。
5、线性电源的电压控制利用功率管和运放设计线性降压控制电路（不允许用稳压芯片），采用TL431作为基准电压发生器，设计控制器实现输出电压的控制，输入电压波动范围15~30V要求输出电压0~10V，最大电流0.5A，控制精度2%，超调＜5%。
6、直流电机调速系统设计利用直流电机和测速发电机机组，设计电动机线性驱动电路和测速电机滤波和衰减电路，再设计控制器实现电动机的速度控制，控制精度2%，超调量<5%。
7、可控硅水温控制器设计用热得快对热得快对水的温度控制，用热敏元件设计测温电路，功率元件用光耦MOC3020驱动双向可控硅BTA12进行交流电的功率调整，再设计控制器对水温进行控制，要求控制范围40~90度，控制精度2%，超调量<5%。
8、继电器水温控制器设计用热得快对热得快对水的温度控制，用热敏元件设计测温电路，功率元件继电器进行交流电的功率调整，再设计控制器对水温进行控制，要求控制范围40~90度，控制精度2%，超调量<5%。
自动控制原理课程设计题目
自动控制原理课程设计题目一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）)1s 001.0)(1s .1.0(s K )s (G 0++= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差≤0.001（2）超调量Mp<30%，调节时间Ts<0.05秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >45°, 幅值定裕度Gm>20。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数。
计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、5、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
二、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）)20s )(5s )(4s (s )10s (160)s (G 0++++= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500（2）超调量Mp<55%，调节时间Ts<0.5秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >20°, 幅值定裕度Gm>30。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数。
计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
5、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型。
6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
三、一个位置随动系统如图所示（ksm3）其中，自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+⨯=s s G ，可控硅功率放大100167.040)(2+=s s G ，执行电机19.00063.098.23)(23++=s s s G ，减速器s s G 1.0)(4=。
《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。
自控课程设计题目
《自动控制原理》课程设计报告班级姓名学号年月日1、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)KG s s s =+试设计一串联校正装置，使系统满足如下指标：（1）在单位斜坡输入下的稳态误差115ss e <；（2）截止频率c 7.5ω≥ (1/s)；（3）相角裕度γ≥45°。
2、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.251)KG s s s s =++要求校正后系统的静态速度误差系数Ｋv ≥5(1/s)，相角裕度γ≥45°，试设计串联校正装置。
3、设单位反馈系统的开环传递函数为040()(10.2)(10.0625)G s s s s =++若要求校正后系统的相角裕度为30°，幅值裕度为10～12(dB)，试设计串联校正装置。
4、控制系统如图所示：若要求校正后系统得静态速度误差系数等于301s -，相角裕度不低于40 ，幅值裕度不小于10dB ，截止频率不小于2.3(rad/s)，试设计串联校正装置。
5、控制系统如图所示：若要求系统在单位斜坡输入信号作用时，位置输出稳态误差0.1ss e <，开环截止频率 4.4/c rad s ω≥，相角裕度45γ≥ ，幅值裕度10GM dB ≥，试设计校正装置。
6、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.1251)KG s s s s =++要求校正后系统：Ｋv =20(1/s)，γ≥50°，4s t s ≤，试设计串联校正装置。
7、设单位反馈控制系统的开环传递函数为0()(1)(0.21)KG s s s s =++，试设计一串联校正装置，使系统满足如下性能指标：静态速度误差系数8v K =，相角裕度40γ≥ 。
8、设单位反馈控制系统的开环传递函数为02()(10.2)KG s s s =+，试设计一串联校正装置()c G s ，使系统的静态加速度误差系数10a K =，相角裕度35γ≥ 。
课程设计自动控制题目
课程设计自动控制题目一、教学目标本课程旨在让学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用，培养学生的动手能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解自动控制的基本概念、原理和分类。
（2）熟悉常用的自动控制器和调节器的工作原理及应用。
（3）掌握自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。
2.技能目标：（1）能够运用MATLAB等软件进行自动控制系统的设计和仿真。
（2）具备分析实际自动控制系统的的能力，并能提出改进措施。
（3）学会撰写科技论文和报告，提高学术交流能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对自动控制技术的兴趣，激发创新意识。
（2）树立团队合作精神，培养解决实际问题的能力。
（3）强化工程伦理观念，关注自动控制技术在可持续发展中的应用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制的基本理论、常用自动控制器和调节器、自动控制系统的分析和设计方法等。
具体安排如下：1.自动控制的基本概念、原理和分类。
2.常用自动控制器和调节器的工作原理及应用。
3.自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。
4.线性系统的状态空间分析法。
5.线性系统的频域分析法。
6.自动控制系统的设计与仿真。
7.实际自动控制系统的分析与改进。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：用于传授基本理论和概念，引导学生掌握核心知识。
2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析典型自动控制系统实例，加深学生对理论知识的理解。
4.实验法：动手实践，培养学生的实际操作能力和创新精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《自动控制原理》（第五版），胡寿松主编。
2.参考书：《现代自动控制理论》，吴宏兴、王红梅编著。
3.多媒体资料：课件、教学视频、动画等。
4.实验设备：自动控制系统实验平台、MATLAB软件等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
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自动控制原理课程设计题目：
1、已知单位负反馈系统的开环传递函数
K
()
(10)(60)
G S
S S S
=
++，试用频率法设
计串联超前滞后校正装置，使（1）输入速度为1rad s时，稳态误差不大于1126rad。
(2)相位裕度
30
γ≥，截止频率为20rad s。
（3）放大器的增益不变。
要求：
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），确定串联校正装置传递函数并确定有源校正网络各元器件的参数，绘制校正网络电路图；
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）；
用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；
校正前后系统的单位阶跃响应图。
2、针对二阶系统，单位负反馈系统的开环传递函数：
，
1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；
2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用Matlab 绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；
4）设校正装置R1=100K ，R2=R3=50K ，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R4、C 值；
5）绘制引入校正装置后系统电路图（设给定的电阻和电容：R=100K ，C=1μF 、10μF 若干个）；
6）利用Matlab 仿真软件辅助分析，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果；
7）在Matlab-Simulink 下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较。
要求：
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）；
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）；
用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； 校正前后系统的单位阶跃响应图。
)1()(+=
s s K
s W 1.0)(≤∞e
3、已知单位负反馈系统的开环传递函数G(s)=K
，试用频率法设计串
s(s+1)(s+2)
联超前—滞后校正装置，使：
（1）静态速度误差系数K
为10s-1。
v
（2）相位裕度γ≥45°。
（3）幅值裕度L g≥10dB。
要求：
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），确定串联校正装置传递函数并确定有源校正网络各元器件的参数，绘制校正网络电路图；
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）；
用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；
校正前后系统的单位阶跃响应图。
4、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
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,极坐标图，阶跃响应曲线
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. 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 ∆。
）
5、下图示为一个倒立摆装置，该装置包含一个小车和一个安装在小车上的倒立摆杆。
由于小车在水平方向可适当移动，因此，控制小车的移动可使摆杆维持直
立不倒。
2
====。
M kg m kg l m g m s
1,0.2,0.5,10/
要求完成的主要任务:
1）、研究该装置数学模型，建立该装置的传递函数（以u为输入，θ为输出）；2）、用根轨迹或者频率方法对系统进行稳定性分析,用BODE图求出系统的相角裕度和截止频率。
3）、设计PID控制器控制小车使摆杆维持不倒，并利用MATLAB语言仿真，画出摆杆角度和小车位移的动态响应曲线；改变PID控制器的参数，讨论对控制效果的影响。
6、磁浮球实验装置
磁悬浮实验系统是研究磁悬浮技术的平台，它主要由铁芯、线圈、红外光发生器、位置传感器、控制对象小球和控制器等元件组成。
它是一个典型的吸浮式悬浮系统。
系统开环结构如图1所示。
图 系统开环结构图
其中已知， ①电磁吸力：
()()22
20
222⎪⎭
⎫ ⎝⎛-
=⎪⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛=
x i AN x i AN μδμδδδx
x x i,m W ＝x i,F 式中：0
μ——空气磁导率，m H /4-710＝0
⨯πμ
A——铁芯的极面积，单位：m 2 N——电磁铁线圈匝数
x ——小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙，单位：m i ——电磁铁绕组中的瞬时电流，单位：A 由于上式中A 、N 、0
μ均为常数，故可定义一常系数K
2
2
AN K μ-=
则电磁力可改写为：
②电磁铁中控制电压与电流的模型
电磁铁绕组上的瞬时电感与气隙间的关系如图1-2所示。
()2x i ⎪⎭
⎫
⎝⎛＝K x i,F
图1-2电磁铁电感特性
电磁铁通电后所产生的电感与小球到磁极面积的气隙有如下关系：
()a x 10L
1
＝L x L +
+
由上式可知 ()0L 1
L x L 1L +<<
又因为 0L 1
L >>
故有： ()1L x L ≈ 根据基尔霍夫电压定律
()()()[]()()()[]()()[]dt
t i d L
t Ri dt
t i x L d t Ri dt
t m d t Ri 1+≈+=+
=ψt U 式中： L 1——线圈自身的电感，单位：H
L 0——平衡点处的电感，单位：H
x——小球到磁极面积的气隙，单位：m i——电磁铁中通过的瞬时电流，单位：A R——电磁铁的等效电阻，单位：Ω ③系统物理参数
本实验系统实际的模型参数如表1-1所示
要求完成的主要任务:
1、研究该装置数学模型，建立该装置的传递函数；
2、用根轨迹或者频率方法对系统进行稳定性分析,用BODE 图求出系统的相角裕度和截止频率。
3、设计PID 控制器控制电磁铁能够悬浮在空间，并用matlab 建立模型进行仿真。
参数 值 参数 值
m 30g *0x 10mm R 16Ω *0i 0.78A L 1 42mH *K 225/10842.4A Nm -⨯。