自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计-雷达天线伺服控制系统.
雷达位置伺服系统校正班级： 0xx班学号： xx姓名： xx指导老师： x老师—2011.12雷达位置伺服系统校正一、雷达天线伺服控制系统(一) 概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。
位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。
随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。
由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。
通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。
因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。
本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。
系统的原理图如图1-1所示。
图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图(二) 系统的组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、执行机构。
以上部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。
现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：雷达天线； 2、被测量：角位置m θ；3、给定值：指令转角*m θ；4、传感器：由电位器测量m θ,并转化为U ；5、控制器：放大器，比例控制；6、执行器：直流电动机及减速箱。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型的建立方法；2. 掌握控制系统性能指标及其计算方法，了解各类控制器的设计原理；3. 学会分析控制系统的稳定性、快速性和准确性，并能够运用所学知识对实际控制系统进行优化。
技能目标：1. 能够运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和分析；2. 培养学生运用自动控制原理解决实际问题的能力，提高学生的工程素养；3. 培养学生团队协作、沟通表达和自主学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制原理的兴趣，激发学生探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、务实的学术态度，树立正确的价值观；3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，认识到自动控制技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用。
本课程针对高年级本科学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
课程注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，为培养高素质的工程技术人才奠定基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制原理基本概念：控制系统定义、分类及其基本组成；控制系统的性能指标；控制系统的数学模型。
2. 控制器设计：比例、积分、微分控制器的原理和设计方法；PID控制器的参数整定方法。
3. 控制系统稳定性分析：劳斯-赫尔维茨稳定性判据；奈奎斯特稳定性判据。
4. 控制系统性能分析：快速性、准确性分析；稳态误差计算。
5. 控制系统仿真与优化：利用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和分析；控制系统性能优化方法。
6. 实际控制系统案例分析：分析典型自动控制系统的设计原理及其在实际工程中的应用。
教学内容按照以下进度安排：第一周：自动控制原理基本概念及控制系统性能指标。
第二周：控制系统的数学模型及控制器设计。
第三周：PID控制器参数整定及稳定性分析。
第四周：控制系统性能分析及MATLAB仿真。
自动控制原理课程设计-火炮跟踪随动控制系统-精品
课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：火炮跟踪随动控制系统专业：班级：姓名：学号：课程设计任务书一、设计题目：车载武器随动系统设计二、设计任务：设计一个随动系统，使其发射端口在要求的精度和时间X围内跟踪目标.三、设计计划：1.查阅相关资料2.确定设计方案3.进展设计并定稿四、设计要求：要求设计的随动系统在跟踪过程有足够的稳定性与快速性指导教师：徐建华教研室主任：徐建华时间：2011年12月9 日中国矿业大学某某学院课程设计成绩评定表摘要随动控制系统又名伺服控制系统。
其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。
随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定X围内。
这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。
其特点是输入为未知。
本文对一个随动系统进展研究，在准确把握研究的方向根底上，始终以系统的高运行性能为目标，在控制系统的稳定性，快速性，准确性这三者之间的固有矛盾中寻找最优的平衡点。
通过建立模型，元件确定，参数分析，串联校正四大模块，整合自动控制理论的各个知识点，包含了经典控制理论的大局部内容，知识点相互穿插，严密联系，并有机结合成一篇完整的论文。
目录一系统设计的步骤――――――――――――――――――――――――― 1 1.1 设计方案―――――――――――――――――――――――――――1―――――――――――――――――――― 1 ――――――――――――――――――――――――11.2 系统的方框图与开环传函――――――――――――――――――――52.1系统方框图――――――――――――――――――――――――――52.2系统开环传函―――――――――――――――――――――――――61.3 火炮系统的工作过程――――――――――――――――――――――6 1.4 性能指标确实定――――――――――――――――――――――――6 二控制系统方案和主要元部件的选择―――――――――――――――――72.1 系统方案―――――――――――――――――――――――――――7 2.2 元部件选择――――――――――――――――――――――――――7 三开环增益和静态误差计算―――――――――――――――――――――83.1 系统无测速反响――――――――――――――――――――――――8 3.2 系统参加测速反响―――――――――――――――――――――――8――――――――――――――――――――――――9 ――――――――――――――――――――――――9 ―――――――――――――――――――――――――10 3.3 静态误差的计算――――――――――――――――――――――――11 四动态分析和校正装置的设计――――――――――――――――――――13 五结论――――――――――――――――――――――――――――――15 六设计体会――――――――――――――――――――――――――――16 七参考文献――――――――――――――――――――――――――――17一系统设计的步骤1.1设计方案(1)控制任务：控制火炮跟踪目标，确定目标位置,适时开炮击中目标。
自动控制原理课程设计题目
自动控制原理课程设计题目1. 题目背景自动控制原理是控制科学与工程的基础课程，通过学习该课程可以让学生了解控制系统的基本原理和设计方法。
为了加深学生对自动控制原理的理解和应用能力的培养，设计一个实际案例的课程设计是非常有必要的。
本篇文档将介绍一个自动控制原理课程设计的题目，旨在帮助学生深入理解课程内容，并加强实际应用能力。
2. 题目描述设计一个自动温度控制系统，控制系统中包含传感器、执行器和控制器模块。
系统的目标是使温度维持在一个设定温度范围内，当温度超过设定值时，控制器将会调节执行器的动作以控制温度。
具体要求如下：2.1 系统组成•传感器模块：用于实时监测环境温度，并将温度信号传输给控制器。
•执行器模块：根据控制器的指令，控制加热或制冷设备的工作状态，以调节环境温度。
•控制器模块：根据传感器获取的温度信号，判断当前环境温度是否超过设定范围，并通过控制信号指令控制执行器。
2.2 系统要求•硬件：可以使用Arduino、Raspberry Pi等开发板或单片机作为硬件平台。
•软件：使用合适的编程语言（如C、Python等）进行编程，实现温度控制的逻辑。
•控制算法：可使用经典的PID控制算法进行温度控制。
2.3 功能要求•设定温度范围：用户可以通过控制接口设置期望的温度范围。
•温度监测和反馈：传感器模块实时监测环境温度，并将温度信号传输给控制器。
•控制信号生成：控制器模块根据传感器信号生成相应的控制信号，调节执行器工作状态。
•温度调节：执行器模块通过控制信号控制加热或制冷设备的工作状态，以调节环境温度。
•实时显示：可以通过显示设备实时显示环境温度和设定温度。
3. 设计实现3.1 硬件设计根据题目要求，可以选择合适的开发板或单片机作为硬件平台。
硬件系统主要包括传感器模块、执行器模块和控制器模块。
可以根据实际情况选择合适的温度传感器和执行器，并设计相关的接口电路连接到开发板或单片机。
3.2 软件设计软件设计主要包括温度控制算法的实现和控制信号的生成。
自动控制原理课程设计(DOC)
K owraiN*G osN r V BR S IT V自动控制原理课程设计报告课程名称：自动控制原理设计题目：自动控制原理 MATLAB 仿真系：自机学院指导教师: ************级: 电气⑴班 者:**口号:***004170219 设计时间: 2013年1月实验目的和意义: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软件作出系统根轨迹；利用根轨迹图对控制系统进行分析；掌握使用MATLAB软件作出开环系统的波特图，奈奎斯图；观察控制系统的开环频率特性，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的方真方法。
实训内容1.用matlab语言编制程序，实现以下系统:1)3 2〜\ 5s +24s +18G(s)= —4 3 2s +4s +6s +2s+2程序：nu m=[5 24 0 18];den=[1 4 6 2 2];h=tf( num,de n) h=tf( nu m,de n)Tran sfer fun cti on:5 s^3 + 24 s^2 + 18sM + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 22)4( s+2)(s2 +6s+6)2G(s)=s(s+1)3(s3 +3s2 +2s + 5)输入以下程序n1=4*[1 2];n2=[1 6 6];n3=[1 6 6];num=conv(n 1,c onv(n2,n 3));d1=[1 1];d2=[1 1];d3=[1 1];d4=[1 3 2 5];den 仁co nv(d1,d2);den 2=c on v(d3,d4);>> den=[de n1 den2 0];>> h=tf( nu m,de n) Tran sfer fun cti on: 4 s^5 + 56 sV + 288 s^3 + 672 s^2 + 720 s + 288 s^8 + 2 s^7 + s^6 + s^5 + 4 s^4 + 5 s^3 + 7 s^2 + 5 s 2.两环节G1，G2串联，求等效的整体传递函数 G(s) G1(s)=三 一' 7S + 3 G2(s)=8^2 +2s +1程序： n 仁[2];d1=[1 3];sys1=tf( n1,d1);n 2=[7];d2=[1 2 1];sys2=tf( n2,d2); sys12=sys1*sys2Tran sfer function:148八3 + 5 8八2 +7 s +3 3.两环节G1，,G2并联，求等效的整体传递函数 G(s) G1(s)=三 一‘ '7S +3 输入以下指令： num1=[2];de n1=[1 3];sys1=tf( num1,de n1); num2=[7];den2=[1 2 1];sys2=tf( num2,de n2); sys12=sys1+sys2 Tran sfer function:2 s^2 + 11 s + 23G2(s)=8八2 +2s +1s^3 + 5 s^2 + 7 s + 34 .已知系统结构如图，求闭环传递函数。
自动控制原理课程设计报告
1、 设计内容开环传递函数：()(0.011)(1)KG s s s s =++,对传递函数进行分析，包括时域、频域、根轨迹分析。
要求校正后系统的性能指标为： 45γ>°，05.0<ss e2、 设计要求分析函数，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:校正前系统的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。
3、 校正前系统分析3.1时域指标的计算与MATLAB 分析3.1.1由05.0<ss e 得出，系统型别v=1，K=20。
3.1.2将开环传递函数求出闭环传递函数：系统为为单位负反馈系统，得出：自然振荡频率 ωn =4.47 rad/s ，阻尼角β=4.17º，阻尼比 ξ=0.11，衰减系数 б=0.49，振荡频率 ωd =4.423.1.3时域性能指标：由公式得 超调量 σ%=49%，峰值时间 t p=π/ωd =0.70S调节时间t s=9.81S（Δ=0.02）上升时间t r=π-β/ ωd=0.25S3.1.4MATLAB分析：输入为单位阶跃响应， MATLAB程序参看附录；MATLAB图如下：图3-1 单位阶跃响应及其动态性能指标3.1.5动态性能指标：超调量：σ%=75% ，调节时间：t s=9.34S （Δ=0.02）上升时间：t r=0.251S (取由稳态值的10%到90%)，峰值时间：t p=0.703s3.1.6MATLAB分析得出：通常由上升时间或峰值时间来评价系统的响应速度；用超调量来评价系统的阻尼程度；而调节时间是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性能指标。
系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡曲线，最后趋于稳定。
2图3-1 单位阶跃响应及其动态性能指标图3-2 稳态值的10%到90%3.2根轨迹稳定分析3.2.1根轨迹分析：由开环传递函数得出有三个极点，分别为：s=-100,-1,0 极点数N=3，零点数M=0S=-100为非主导极点（舍去），s=-1和s=0为主导极点，无零点。
自动控制原理课程设计实验报告
目录0 绪论 (1)1系统分析和模型建立 (1)1.1 背景知识 (1)1.2 模型建立 (1)1.3性能指标分析 (2)1.3.1 典型的闭环频率特性 (2)1.3.2 二阶系统闭环幅频特性与时域指标的关系 (2)1.3.3 高阶闭环系统与二阶系统的关系 (3)2系统校正 (3)2.1 基于根轨迹法系统校正 (3)2.2 基于频率法的系统校正 (8)2.2.1 电流环校正分析 (8)2.2.2 速度环校正分析 (9)2.2.3 位置环校正分析 (11)2.2.4 前馈控制 (15)3系统仿真检验 (16)3.1 基于根轨迹法校正的系统仿真检验 (16)3.2 基于频率法校正的系统仿真检验 (18)3.3 饱和环节对输出的影响 (24)4电路实现 (27)4.1 比例放大环节电路实现 (27)4.2 串联超前校正装置的实现 (27)4.3 前馈校正装置的实现 (29)5总结 (31)5.1 设计总结 (31)5.2 心得体会 (31)0绪论直流电动机以其良好的控制特性得到了广泛的应用。
本次设计正是以直流电机为模型，基于控制系统常用的性能指标，提出合理的设计方案。
本次设计是对前边所学课程的综合应用，也是与工程实践相结合的一个良好范本。
本次设计，旨在加深对自动控制原理和元件等知识的深入理解，也为后继课程的学习奠定基础。
1系统分析和模型建立1.1背景知识标准直流电机控制系统的基本方框图如图1-1所示。
图1- 11.2模型建立根据题给条件，对参数进行求取。
其中转动惯量又由力矩系数，知反电势系数。
，，求得，。
则电机的模型如图1-2所示。
1图1- 21.3性能指标分析1.3.1典型的闭环频率特性对于典型的单位反馈闭环系统，闭环幅频特性具有以下特点：(1)若开环传递函数含有串联积分环节，则闭环幅频特性在处。
否则(2)在低频段，闭环幅频特性变化缓慢，比较平滑。
(3)随着增大，闭环幅频特性会出现谐振峰，谐振峰对应的角频率成为谐振频率。
自动控制原理课程设计报告
自动控制原理课程设计报告自动控制是工程学的重要组成部分，它是一种数学模型，可以控制复杂的过程和系统，从而使其稳定运行，并获得最佳的性能。
自动控制的原理在许多工程领域中都有广泛的应用，如化工、航空航天、机械、电力等。
本文将介绍如何利用自动控制原理来设计一个系统，以优化系统性能。
首先要设计一个控制系统，可以实现对系统的自动控制。
控制系统的第一步是定义系统模型。
一般来说，系统模型有两种：非线性模型和线性模型，其中线性模型更为简单，也是设计自动控制系统的常用模型。
接下来，需要确定控制系统的类型。
一般来说，自动控制系统可以分为闭环控制系统和开环控制系统，其中闭环控制系统具有更高的精度和更好的稳定性，它通过检测控制量的反馈信号与设定值进行比较，以实现对系统的控制。
此外，还需要为控制系统设计一个优化的控制器，用于控制系统的运行状态。
一般来说，有两种主要的控制器：PID控制器和经验模型控制器。
PID控制器是最常用的控制器，它可以控制系统的振荡和滞后，并且可以根据不同情况自动调整参数。
另一种控制器是经验模型控制器，它主要用于复杂的非线性系统，可以有效的抑制噪声，并对系统的响应时间进行调节。
完成了以上步骤后，就可以搭建出一个自动控制系统，以达到优化系统性能的目的。
实际的设计过程要根据实际的应用场景进行相应的调整，实现最佳的系统性能。
例如，在机器人控制系统中，需要使用传感器和控制器来实现对机器人运动的控制，以达到最佳性能。
综上所述，自动控制原理在设计控制系统时十分重要，可以有效的解决复杂的控制问题，并有助于优化系统性能。
本文只是简要介绍了自动控制系统的基本原理，实际的设计和实现过程要根据具体的应用环境而定，还需要从不同的方面进行充分的研究。
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自动控制原理课程设计
一、设计目的。
自动控制原理是现代工程技术中的重要基础课程，通过本课程设计，旨在帮助
学生深入理解自动控制原理的基本概念和方法，掌握自动控制系统的设计和分析技能，提高学生的工程实践能力。
二、设计内容。
1. 选取合适的控制对象，通过调研和分析，选取一个合适的控制对象，例如温度、液位等，作为本课程设计的控制对象。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状
态空间方程等，为后续的控制器设计奠定基础。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，可以选择比例
积分微分（PID）控制器或者其他先进的控制算法。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的稳
定性、动态响应等性能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证，观察系统的实际性能。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并
展望未来的改进方向。
三、设计要求。
1. 设计过程要符合自动控制原理的基本原理和方法，确保设计的科学性和合理性。
2. 数学模型的建立和控制器设计要准确，仿真与实验结果要可靠。
3. 设计报告要清晰、完整、准确，包括设计思路、理论分析、仿真结果、实验
数据等。
4. 设计报告要求能够体现出学生的独立思考和创新能力，具有一定的工程实践
价值。
四、设计步骤。
1. 确定控制对象，根据实际情况，选择合适的控制对象，例如温度控制系统。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状
态空间方程等。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，例如PID控制器。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的性
能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并
展望未来的改进方向。
五、设计成果。
通过本课程设计，学生将能够深入理解自动控制原理的基本概念和方法，掌握
自动控制系统的设计和分析技能，提高工程实践能力。
设计成果将体现在设计报告的完整性和科学性上，同时也将通过实际的控制系统搭建和调试，体现出学生的工程实践能力和创新思维。
六、总结。
自动控制原理课程设计是一项重要的实践教学环节，通过设计过程，学生将能
够将课堂所学的理论知识应用到实际工程中，提高自己的工程实践能力和创新能力。
希望通过本课程设计，能够培养学生的工程实践能力，为其未来的工程实践奠定坚实的基础。