自动控制原理课程设计

1、自动控制原理课程设计课程编号j1630102课程名称自动控制原理课程设计学生姓名所在班级联系电话实施地点起止时间指导教师职称副教授一、课程设计的意义:1学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法。2分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响。3掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法。二、课程设计的主要内容:图1 典型三阶系统结构方框图典型三阶系统的结构方框图如图1所示：图1 典型三阶系统的结构方框图其开环传递函数为，本实验在此开环传递函数基础上做如下实验内容：1 典型三阶系统电路模拟研究；2 运用Simulink对该典型三阶系统进行数字仿真研究。；3 分析比较电路模拟和数字仿真研

2、究结果。4 课程设计的实验步骤 1、熟悉实验流程，设计并连接由一个积分环节和两个惯性环节组成的三阶闭环系统的模拟电路; 2、利用Multisum仿真模拟电路并观测的阶跃特性，并测出其超调量，调节时间和稳态误差； 3、改变三阶系统模拟电路的参数，观测参数改变对系统稳定性与动态指标的影响。 4、调用上机软件Matlab仿真程序，观测三阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超调量，调节时间和稳态误差； 5、改变三阶系统传递函数的参数，观测参数改变对系统稳定性与动态指标的影响。 6、完成三阶系统的动态性能研究，并与模拟电路的研究结果比较，分析实验结果。5 课程实验数据记录1、 三阶系统模拟电路2、 改变参

3、数K的值观察三阶系统模拟电路的阶跃特性(1) (1)K=7.5， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5 %=0.71， Ts=14.6s , ess=0(2) K=10， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5 %=0.848， Ts=28.4s , ess=0(3) K=12， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5 %=0.98, Ts= 无法计算 , ess=不存在(4) K=15， T0=1，Tl=0.1， T2=0.53、 改变时间常数观察三阶系统模拟电路的阶跃特性（1）K =15，T0=0.55，Tl=0.25，T2=0.25(2)K =15，T0=0.55，Tl=0.25，T2

4、=0.554、K=10,参数T0,T1,T2的值都减少(1)K =10，T0=0.55，Tl=0.25，T2=0.055 %=0.838， Ts=16.5s , ess=05、设计的数字模型及数字仿真结果仿真图：该系统开环传递函数为其中T0=10u*100k=1S；T1=1u*100k=0.1S；T2=1u*500k=0.5S；K1=100k/100k=1；K2=500/Rx；即其中，K=500/Rx，Rx的单位为kW。系统特征方程为，根据劳斯判据得到：当0<K<12时，系统稳定；当K=12时，系统临界稳定，作等幅振荡；当K>12时，系统不稳定。(1) K=10， T0=1，

5、Tl=0.1参数不变，改变T2的值 T2=0.5 %=0.851, Ts=23.5S, ess=0.004T2=0.055 %=0.835, Ts=14.55s, ess=0.005(3) T0=1、Tl=0.1、T2=0.5参数值不变，改变K的值 K=7.5 %=0.727, Ts=13.47, ess=0.003 K=12 %=0.98, Ts= 无法计算 , ess=不存在 K=15 系统不稳定(4) K =15、T0=0.55、Tl=0.25参数值不变,改变T2的参数值 T2=0.15 T2=0.55五、电路模拟和数字仿真研究结果对比、分析 （1）由2（1）、2（2）、2（3）、2（4

6、）和仿真5（3）中的图分析比较可得到：当0<K<12时，系统稳定；当K=12时，系统临界稳定，作等幅振荡；当K>12时，系统不稳定。(2) 由2（2）、4（1）中的图对比,当K值不变时，减小参数T0、T1和T2的值 图像的形状大致相同，但调节时间和超调量已经减小了。(3) 由模拟步骤中的3和仿真的5（4）中的各个比较分析可得到：当保持K,T0，T1的参数值不变时，改变T2的参数值，当T2增加时，惯性增大，图像的离散程度也增大了。六、实验总结这次课程设计主要是对典型三阶系统电路模拟研究，由一个积分环节和2个惯性环节组成。通过本次课程设计，我对在自动控制原理这一门课中所学到的理论知识有了更进一步了理解，学会了利用计算机辅助的方法，进一步增强了解决问题的能力，同时也更加熟悉了使用Matlab和Multisum这2个软件。在设计过程中，遇到了不少麻烦，首先是对于Multisum模拟电路仿真软件应用还不是很熟练，导致了花费了不少时间在学习软件的学习上，在模拟电路的绘制上，一开始出现了一些问题，模拟不成功，最