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自动化专业课程设计报告 MATLAB与仿真系统课程设计报告 -模型仿真班级：自动化09-1姓 名 ：许丹阳学 号 ：0918120123时 间 ：2011年12月12号至12月16号地 点 ：电信实验中心EDA机房指导教师 ：崔新忠大连海洋大学信息工程学院自 动 化 研 究 室指导教师： 崔新忠学号 ： 0918120123地点 :12目 录1 课程设计的目的与要求3 1.1 课程设计目的3 1.2 课程设计要求32 课程设计课题的分析33 课程设计的内容和安排34 课程设计的步骤4 4.1 根轨迹的概述4 4.2 根轨迹的基本概念4 4.3 举例55 课程设计的结果106 课程设计的心得和体会117 参考文献11大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院: 专业班级: 姓名: 学号: 一、课程设计的目的与要求1、课程设计目的：（1）进一步理解和消化书本知识，运用所学知识和技能进行简单的设计。（2）通过课程设计提高应用能力，为专业课的学习打下基础。（3）培养查阅资料的习惯,训练和提高独立思考和解决问题的能力。（4）对选定模型仿真，培养知识综合运用能力和技巧。2、课程设计要求从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下要求：（1）能够正确理解课程设计的题目和意义，全面思考问题。（2）运用科学合理的方法，认真按时完成。二、课程设计课题的分析 既然根轨迹是系统特征方程的根随着某个参数变动在s平面上移动的轨迹，那么，根轨迹的形状不同，闭环特征根就不同，系统的性能就不一样。工程上，为了改善系统的性能，往往需要对根轨迹进行改造。 从前面的分析可知，系统根轨迹的形状、位置完全取决于系统的开环传递函数中的零点和极点。因此，可通过增加开环零、极点的手段来改造根轨迹，从而实现改善系统性能的目的。根据根轨迹的绘制法，增加开环零、极点和偶被子对系统根轨迹的影响总结如下。三、课程设计的内容与安排 根据所学知识，设计系统并建立数学模型，选择适当的模块，进行仿真试验，并对所建立的模块合理封装。 时间安排参考如下教学时间安排 教学安排周一 布置任务，查阅资料周二 设计周三 设计周四 仿真、调试周五 验收、总结报告4、 课程设计的步骤开环零、极点对根轨迹的影响 （一）根轨迹概述 闭环系统的动态性能与闭环极点在s平面上的位置密切相关,系统的闭环极点也就是特征方程式的根.当系统的某一个或某些参量变化时,特征方程的根在s平面上运动的轨迹称为根轨迹. 根轨迹法即直接由开环传递函数求取闭环特征根的方法。（2） 根轨迹的基本概念一个二阶系统 极点为：p1=0, p2=-2讨论： k1=0时，s1=0, s2=-2 ; k1=1时，s1=-1=s2 ; k1=2时，s1=-1+j, s2=-1-j ; .（3） 举例已知一个三阶系统开环传递函数 讨论：零点对根轨迹的影响？在不加任何零点的情况下：num=1;den=1 2 2 0;rlocus(num,den);title(无零点);在加零点的情况下：num=1 0;den=1 2 2 0;subplot(2,1,2);rlocus(num,den);title(增加零点-z=0);num=1 2;den=1 2 2 0;subplot(2,2,1);rlocus(num,den);title(增加零点-z=2);num=1 3;den=1 2 2 0;subplot(2,2,2);rlocus(num,den);title(增加零点-z=3) 从图中可以看出，增加开环零点后，使得根轨迹图形向s左半平面弯曲或移动，从而使闭环的稳定性提高。而且，零点-z值愈大，即零点愈靠近虚轴，改善的效果愈明显。 讨论：开环极点对根轨迹的影响已知一个二阶开环传递函数在不加任何极点的情况下：num=1;den=1 2 0;rlocus(num,den);title(不加极点);在加极点的情况下：num=1;den=1 6 8 0;subplot(2,1,2);rlocus(num,den);title(增加极点-p=-4);num=1;den=1 3 2 0;subplot(2,2,1);rlocus(num,den);title(增加极点-p=-1);num=1;den=1 2 0 0;subplot(2,2,2);rlocus(num,den);title(增加极点-p=0); 增加开环极点，使得根轨迹向右弯曲或移动，相对稳定性变差。而且，当极点值愈接近原点，系统的性能变得愈差。当极点值-p=0时，系统将始终处于不稳定状态。5、 课程设计的结果增加开环零点对根轨迹的影响由绘制根轨迹的法则，增加一个开环零点，对系统的根轨迹有以下影响：(1) 改变了根轨迹在实轴上的分布。(2) 改变了根轨迹渐近线的条数、倾角及截距。(3) 若增加的开环零点和某个极点重合或距离很近，构成开环偶极子，则两者相互抵消。因此，可加入一个零点来抵消有损于系统性能的极点。(4) 根轨迹曲线将向左偏移，有利于改善系统的动态性能，而且，所加的零点越靠近虚轴，影响越大。 增加开环极点对根轨迹的影响由绘制根轨迹的法则，增加一个开环极点，对系统的根轨迹有以下影响：(1) 改变了根轨迹在实轴上的分布。(2) 改变了根轨迹渐近线的条数、倾角和截距。(3) 改变了根轨迹的分支数。(4) 根轨迹曲线向右偏移，不利于改善系统的动态性能。所增加的极点越靠近虚轴，这种影响就越大。六、课程设计的心得与体会 短短的一周matalab课程设计，让我得到最大的心得和体会是：有时候一件挺简单的事，想象起来应该是挺容易办到的，但是实际操作起来因为自身缺乏的知识太多而遭到处处碰壁，比如说在课程设计报考里，如何将简简单单的传函表达式写在word文档里，想想很easy，但是实际操作起来真的很麻烦，需要查阅资料方法，最后才通过百度查询在插入菜单中找到公式编辑器。 在此次课程设计中，我真真切切感觉到matalab强大的功能，第一次让我感觉到什么叫做学以致用，以及让我体会到理论与实际直接的结合，让我更加明白极点和零点的变化将改变这个系统动态性能，我觉得matalab真的是一门很强大的工具，我想在以后的学习以及工作中将受益无穷。7、 参考文献【1】刘卫国。陈兆平，张