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科技学院
课程设计报告
( 2011-- 2012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: 动力工程系
班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
设计周数: 1周
成绩:

日期: 2012 年 1 月 6 日
一、课程设计目的与要求
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:
。
。
SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件,分析系统的性能。
二、主要内容
,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。纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
,主要包括模型建立、模型变换、模型简化,Laplace变换等等。
,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。
,主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、
,主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统的频域响应。
,主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。
三、进度计划
序号
设计内容
完成时间
备注
1
基础知识、数学模型
2011年12月31日
2
时域分析法、根轨迹分析、频域分析
2012年1月4日
3
系统校正
2012年1月5日
4
整理打印课程设计报告,并答辩
2012年1月6日
四、设计成果要求
上机用MATLAB编程解题,从教材或参考书中选题,控制系统模型、控制系统的时域分析法、控制系统的根轨迹分析法、控制系统的频域分析法每章选择两道题。第六章校正选四道,其中根轨迹超前校正一道、根轨迹滞后校正一道、频域法超前校正一道、频域法滞后校正一道。并针对上机情况打印课程设计报告。
课程设计报告包括题目、解题过程及程序清单和最后的运行结果(曲线),课程设计总结或结论以及参考文献。
五、考核方式
《自动控制理论课程设计》的成绩评定方法如下:
根据
。
。
。
成绩评分为优、良、中、及格以及不及格5等。
学生姓名:
指导教师:
2012年1 月6日

六、设计正文
1、控制系统模型
(1) 已知系统的传递函数为G(s)=
4 s^2 + 5 s + 7
-----------------------
2 s^3 + 8 s^2 + 6 s +4 ,
在MATLAB环境下获得其连续传递函数形式模型。已知系统的脉冲传递函数为G(s)=
4 Z^2 + 5 z + 7
-----------------------
2 z^3 + 8 z^2 + 6 z + 4
,在MATLAB环境下获得其采样时间为4s的传递函数形式模型。
解:num=[4 5 7];den=[2 8 6 4];G1=tf(num,den)
Transfer function:
4 s^2 + 5 s + 7
-----------------------
2 s^3 + 8 s^2 + 6 s + 4
(2)已知系统的传递函数为:,在 MATLAB环境下获得其连续传递函数形式模型。已知系统的脉冲传递函数为:,在 MATLAB环境下获得其采样时间为6秒的传递函数形式模型。
解z=[-2 -3];
p=[-3 -4 -5];
k=8;
G1=zpk(z,p,k)
Ts=6;
G2=z