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1、 自动化专业课程设计报告自动控制原理设计班级： 自动化101班 姓名： 许 明 学号： 1005130116 时间： 2012年12月17-21日 地点: 实验楼17实验室 指导教师: 崔新忠 自 动 化 教 研 室 自动控制课程设计一、课程设计题目：已知单位反馈系统开环传递函数如下： 试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，系统阻尼比，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。二、课程设计目的1. 通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。2. 理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传
2、递函数的概念以及二者之间的区别和联系。3. 理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。4. 理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，滞后角频率，分度系数，时间常数等参数。5. 学习MATLAB在自动控制中的应用，会利用MATLAB提供的函数求出所需要得到的实验结果。三、课程设计内容1.已知单位反馈系统开环传递函数如下：试设计滞后校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数，系统阻尼比，绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode图和闭环Nyquist图。假定此时的系统的静态速度误差系数是符合要求的，即： 则有：下面画出未校正前系统的对数频率特性
3、，如图所示可知Wc。=1.91rad/s,计算出未校正前的系统的相角裕量 =-40.1相角裕量为负值，说明未校正系统不稳定。K=13.44,故有；1) 对原系统进行分析，绘制该系统的单位阶跃响应 其对应的代码：num=13.44;den=1 3.6 2.24 0;sys=tf(num,den);sys1=feedback(sys,1);t=0:0.1:45;step(sys1,t)hold ongridhold offtitle(校正前单位阶跃响应图)2)未校正前的根轨迹图对应代码:num=13.44;den=1,3.6,2.24,0;rlocus(num,den);grid;3）校正前博德图
4、对应代码：num=13.44;den=1 3.6 2.24 0;sys=tf(num,den);margin(sys)hold ongridhold off由图中可得：截止频率Wc=1.91相角裕度=-11.6幅值裕度h=-4.444） 校正前奈斯图其相应代码：num=13.44;den=1 3.6 2.24 13.44;nyquist(num,den)title(校正前奈奎斯特图)四、校正装置设计（1）参数的确定在系统前向通路中插入一个相位滞后的校正装置，确定校正装置传递函数。；0.01；取=30.7，一般取c()=-6-14由=()+c(),取c()=-10，计算得（）=40.7，通过（）
5、可求得=0.597根据20lgb+L()=0,确定滞后网络参数b和T：b=0.127， T=65.95即校正装置传递函数为：G=校正后的传递函数为：校正后的单位阶跃图num=13.44;den=1 3.6 2.24 0;sys1=tf(num,den);num1=8.38 1;den1=65.95 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;sys4=feedback(sys3 ,1);t=0:0.1:45;step(sys4,t)从阶跃响应图中可以看到，系统此时稳定3）校正后的博德图相应代码;num=13.44;den=1 3.6 2.24 0;sys1=tf(n
6、um,den);num1=8.38 1;den1=65.95 1;sys2=tf(num1,den1);sys3=sys1*sys2;margin(sys3)grid相角裕度=35.5幅值裕度=12.5db4） 校正后的奈氏图校正后奈氏图代码：num=112.6272 13.44;den=65.95 238.42 151.328 114.867 13.44;nyquist(num,den)5） 校正后的根轨迹图根轨迹代码：num=221.76 13.44;den=127.15 458.74 252.416 224 13.44;rlocus(num,den);grid;五、总结 通过这次对控制系
7、统的滞后校正设计的分析，让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识，同时也学会了公式编辑器的基本使用方法，加深了对课本知识的进一步理解。在这次课程设计的过程中，虽然开始有不少知识不是很了解，但通过查找资料以及咨询同学和老师，最后都得到了解决，在寻找答案的过程中，我学到了很多平时缺少的东西，也使我深深认识到认真学习的重要性，平时看似不起眼的一些知识点在关键时刻却有着重要的作用。同时，这次课程设计让我接触到Matlab软件，用它对控制系统进行频域分析，大大简化了计算和绘图步骤，计算机辅助设计已经成为现在设计各种系统的主要方法和手段，因此熟练掌握各种绘图软件显得尤为重要。在今后的学习中，我会发挥积极主动
8、的精神，把所学知识与实践结合起来，努力掌握Autocad、Matlab等相关软件的使用方法。在这次课程设计过程，也让我深深地体会团队精神的重要性。从课程设计的入手到最后分析，对于一个人来说可能是个不小的挑战，注意到每个细节更是不易，我们班的各位同学在独立思考的基础上，遇到难题互相帮助，使各种难题得到了解决。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计过程中遇到的问题是很多的，但我想难免会遇到这样或那样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。六、参考文献1控制系统计算机仿真与辅助设计任兴权 姚建宇 徐心和 马先 编著 东北工业出版社自动控制原理孟华 编著 机械工业出版社3、控制系统设计与仿真李宜达 编著 清华大学出版社4、控制系统仿真与计算机辅助设计薛定宇 编著 机械工业出版社5、MATLAB7辅助控制系统设计与仿真飞思科技产品研发中心 电子工业出版社6、MATLAB语言与自动控制系统设计 魏克新等 机械工业出版社
