自动控制的原理课程设计

扬州大学水利与能源动力工程学院课程实习报告课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习题目名称：三阶系统分析与校正年级专业及级：建电1402姓名：王杰学号：指导教师：许慧评定成绩：教师评语：指导老师签名：年1月日2一、课程实习的目的（1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力；（2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标；（）学会使用 语言及 动态仿真工具进行系统仿真与调试；（）学会使用硬件搭建控制系统；（5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。二、课程实习任务某系统开环传递函数）（0.2G）s（+s1）=K/s（0.1s+1分析系统是否满足性能指标：（系统响应斜坡信号 稳态误差小于等于 ；（2相角裕度 度；如不满足，试为其设计一个 校正装置。三、课程实习内容（1） 未校正系统的分析：1利用 绘画未校正系统的开环和闭环零极点图2绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。3作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。4绘出系统开环传函的 图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。（2） 利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与计算值比较。（3） 选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。（4绘画已校正系统的 图，与未校正系统的 图比较，判断校正装置是否符合性能指标要求，分析出现大误差的原因。（5） 求此系统的阶跃响应曲线。分析采用的校正装置的效果。（6） 绘画模拟电路，提出校正的实现方式及其参数。（7） 总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程实习的认识等内容）自动控制原理及专业软件课程实习目录摘要 第一章利用 绘画未校正系统的开环和闭环零极点图第二章绘画根轨迹 第三章作出单位阶跃输入下的系统响应 第四章绘出系统开环传函的 图第五章求此系统的阶跃响应曲线 第六章绘画模拟电路 致谢 参考文献 第一章利用 绘画未校正系统的开环和闭环零极点图()由稳态误差小于等于 即 解得 所以选择未校正系统开环和闭环零极点图( ):未校正系统开环零极点图'实轴)'虚轴)未校正系统闭环零极点图实轴(虚轴

第二章绘画根轨迹①系统稳定性分析分析：闭环传递函数的特征方程：(s列出劳斯表：由劳斯稳定判据有： 且 .即 时系统处于稳定状态；又 ，所以系统不稳定②系统快速性分析系统的快速性要好，则闭环极点均应远离虚轴y以便使阶跃响应中的每个分量都衰减得更快。由图可知，当系统根轨迹在左半平面时，闭环极点距平面上虚轴越近，阻尼角增加，£变小，振荡程度加剧，超调量变大，若特征根进一步靠近虚轴，衰减振荡过程变得很缓慢，系统的快速性减小。第三章作出单位阶跃输入下的系统响应1未校正系统阶跃响应图未校正系统阶跃响应图图1未校正系统的阶跃响应由图1可知，系统在单位阶跃输入下，振荡程度加剧，超调量变大，系统的动态性能不佳，不稳定。第五章求此系统的阶跃响应曲线2已.校正系统阶跃响应图

已校正系统阶跃响应图分析系统阶跃响应的性能指标：Tp=；1s超调量=36.5%且采用校正装置后系统稳定，系统的阻尼程度适中。第四章绘出系统开环传函的 图(4绘出系统开环传函的 图

系统开环传函的 图Figure1□Figure1FileEditViewInsertToolsDesk±opWindow旦已Ipnaa|除|鶯篷紳®冒摇凰|口匡)|■四由图可得校正后 度；由此可知 度度系统不稳定。需加入校正环节改善系统。()选定校正方案采用串联滞后校正系统由 度，为要求的有度r)度得得得校正装置的传递函数G( )6判断校正装置

□Figure1-口FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpD已 除 汇銘*^1□01■Pr'=度4>04.度05，符合要求。第五章求此系统的阶跃响应曲线3已.校正系统阶跃响应图

已校正系统阶跃响应图分析系统阶跃响应的性能指标：超调量=36.5%且采用校正装置后系统稳定，系统的阻尼程度适中。第六章绘画模拟电路用 进行仿真未校正系统已校正系统untitledFileEditViewSimulationFormatToolsHelp□|用口修I爲髦龜 令|空！^|卜■|10-o—[Normal 3|Readyode45Readyode453.分析串联滞后校正系统效果明显，使系统稳定5.致谢每一个课程设计都是一个挑战！首先要由衷感谢我们的指导老师许慧老师，你指导了我顺利的独立地完成了这一次的课程设计。期间，让我学到了许多在实践中需注意的问题。包括如何根据课题制定方案，怎样思考问题，然后如何去收集整理资料，之后怎样组织材料撰写论文等等，这为我们即将面临的毕业设计等各类课题的设计打下了一定的基础。甚至在以后的工作和学习生活中也会受益。虽然我学了 ，不少课本上也有提到过 ，但是我还是不怎么熟练，通过这次自动控制原理课设让我更好地学会了如何去使用这个软件。自动控制原理的知识在课堂上掌握的也不是很好，所以这次课程设计对于我来说真是难度不小啊。在很多人眼中为期一周的课程设计或许是一种煎熬，这是可以理解的，在这一周当中，我们不仅要完成这个课程设计，而且还要学习其他专业课。对于 的学习，我们先从以前教材中翻看相关的内容，因为这些书上讲的比较精简易懂，看完之后便对 有了更深地了解和懂得了一些简单编程，接下来我再去图书馆借相关的书籍进行借鉴和参考，当要用什么功能时，就在书上翻看相应部分的内容，这样 就应用起来了。对于自动控制原理的相关知识，我重新翻看好几遍教材，特别是第六章作了详细地了解，对校正有了较好的认识之后才开始进行单位负反馈系统设计。校正设计时候，在试取值时需要对校正原理有较好的理解才能取出合适的参数，期间我也不是一次就成功，选了几次才选出比较合适的参数。这种不断尝试的经历让我们养成一种不断探索的科学研究精神，我想对于将来想从事技术行业的学生来说这是很重要的。每一次课程设计都会学到不少东西，这次当然也不例外。不但对自动控制原理的知识巩固了，也加强了 这个强大软件使用的学习，这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到