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1、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：2016.12.122016.12.16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
2、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（2016.12.122016.12.16）内完成规定的题目。1：201
3、6.12.12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
4、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：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
5、function:4 s5 + 56 s4 + 288 s3 + 672 s2 + 720 s + 288- s6 + 5 s5 + 9 s4 + 12 s3 + 12 s2 + 5 s1） 2）num=5,24,0,18;den=1,4,6,2,2;sys=tf(num,den)Transfer function: 5 s3 + 24 s2 + 18-s4 + 4 s3 + 6 s2 + 2 s + 22.两环节G1、G2串联，求等效的整体传递函数G(s) 解：G1=tf(2,1,3);G2=tf(7,1,2,1);G=G1*G2Transfer function: 14-s3 + 5 s2
6、 + 7 s + 33.两环节G1、G2并联，求等效的整体传递函数G(s) 解：G1=tf(2,1,3);G2=tf(7,1,2,1);G=parallel(G1,G2)Transfer function: 2 s2 + 11 s + 23-s3 + 5 s2 + 7 s + 34.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 s2 + 215 s + 500-2 s3 + 9 s2 + 178 s + 60
7、5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 s2 + 215 s + 500-2 s3 + 9 s2 + 166 s + 2055.已知某闭环系统的传递函数为，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：(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6.典型二
8、阶系统的传递函数为 ， 为自然频率， 为阻尼比，试绘出当=0.5，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：（1） 分析分别取-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 onfor Wn=w; num=Wn2; den=1,2*kosai*Wn,Wn2; step(num,den)endgrid on title(单位阶跃响应) xlabel(时间) ylabel(振幅) （从右到左分别为2,4,6,8,10的单位
9、阶跃响应曲线）2）W=-2时程序：w=-2kosai=0.5;figure(1)Wn=wnum=Wn2;den=1,kosai*Wn,Wn2; step(num,den) grid on ; title(单位阶跃响应) xlabel(时间) ylabel(振幅) w=-2 Wn=-2（2）分析阻尼比分别为-0.5，-1时系统的稳定性。1）当=-0.5时程序为：w=-2:2:10; kosai=0.5; hold on for Wn=w den=1,2*kosai*Wn,Wn2; v=roots(den) end运行结果为：v = -1.0000 + 1.7321i -1.0000 - 1.73
10、21iv = -2.0000 + 3.4641i -2.0000 - 3.4641iv = -3.0000 + 5.1962i -3.0000 - 5.1962iv = -4.0000 + 6.9282i -4.0000 - 6.9282iv = -5.0000 + 8.6603i -5.0000 - 8.6603i由特征根可得，当w=-2 时系统稳定，当 w=0 时系统临界稳定，当w=2,4,6,8,10时系统不稳定。2)当=-1时程序：clearw=-2:2:10; kosai=-1; hold on for Wn=w den=1,2*kosai*Wn,Wn2; v=roots(den)
11、end运行结果为：v = -2 -2v = 0 0v = 2 2v = 4 4v = 6.0000 + 0.0000i 6.0000 - 0.0000iv = 8 8v = 1010由特征根可得，当w=-2 时系统稳定，当 w=0 时系统临界稳定，当w=2,4,6,8,10时系统不稳定。7. 设有一高阶系统开环传递函数为，试绘制该系统的零极点图和闭环根轨迹图。解：1）、绘制系统极点、零点图2）、绘制根轨迹图3）、程序： G=tf(0.016,0.218,1.436,9.359,0.06,0.268,0.635,6.271) Transfer function:0.016 s3 + 0.218
12、s2 + 1.436 s + 9.359-0.06 s3 + 0.268 s2 + 0.635 s + 6.271 pzmap(G);title(零极点图)程序： rlocus(G); grid ;title(闭环根轨迹图)8.单位反馈系统前向通道的传递函数为： ，试绘制该系统的Bode图和Nyquist曲线，说明软件绘制曲线与手动绘制曲线的异同。解：1)、Bode图程序：num=2,8,12,8,2;den=1,5,10,10,5,1; bode(num,den)grid2）、Nyquist图程序：num=2,8,12,8,2;den=1,5,10,10,5,1;Nyquist(num,den)v=-2,2,-2,2;axis(v)gridtitle(Nyquist)软件绘制曲线与手动绘制曲线的异同: 软件绘制曲线能准确的显示函数的图像，有利于分析计
