自动控制原理课程设计题目

自动控制原理课程设计题目及规定一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达成下列指标（1）静态速度误差系数Kv≥100s-1；（2）相位裕量γ≥30°（3）幅频特性曲线中穿越频率ωc≥45rad/s。 4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达成下列指标：（1）静态速度误差系数Kv≥5s-1；（2）相位裕量γ≥40°（3）幅值裕量Kg≥10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。三、设单位负反馈系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，规定校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足ωn＝4rad/s和ξ＝0.5。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。四、设单位负反馈系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，规定校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv＝5s-1；（2）维持原系统的闭环主导极点基本不变。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达成下列指标（1）静态速度误差系数Kv≥4s-1；（2）相位裕量γ≥40°（3）幅值裕量Kg≥12dB。。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。六、单位负反馈随动系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联滞后超前校正装置，使系统达成下列指标（1）静态速度误差系数Kv≥100s-1；（2）相位裕量γ≥40°（3）幅频特性曲线中穿越频率ωc＝20rad/s。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。七、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为，校正装置在零点和极点可取如下数值：（1），；（2），；（3），。若保证闭环主导极点满足ξ＝0.45，试分别对三种情况设计Kc，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、分别对三种情况设计Kc，使校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足ξ＝0.45。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。4、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。八、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达成下列指标：（1）静态速度误差系数Kv＝20s-1；（2）相位裕量γ≥50°（3）幅值裕量Kg≥10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。九、设单位负反馈系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，规定校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv＝50s-1；（2）闭环主导极点满足ωn＝5rad/s和ξ＝0.5。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率ωc、相位裕量γ、相角穿越频率ωg和幅值裕量Kg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。自动控制原理课程设计题目（08050541X）十、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的校正装置，使系统达成下列指标（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差≤0.001（2）超调量Mp<30%，调节时间Ts<0.05秒。（3）相角稳定裕度在Pm>45°,幅值定裕度Gm>20。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。6、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。

7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十一、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的校正装置，使系统达成下列指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500（2）超调量Mp<55%，调节时间Ts<0.5秒。

（3）相角稳定裕度在Pm>20°,幅值定裕度Gm>30。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十二、一个位置随动系统如图所示（ksm3）位置随动系统位置随动系统R(s)G1(s)C(s)

G2(s)G3(s)G4(s)其中，自整角机、相敏放大，可控硅功率放大，执行电机，减速器。1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、对系统进行超前-滞后串联校正。规定校正后的系统满足指标：（1）幅值稳定裕度Gm>18，相角稳定裕度Pm>35º（2）系统对阶跃响应的超调量Mp<36%，调节时间Ts<0.3秒。（3）系统的跟踪误差Es<0.002。4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcs5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十三、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm4）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计一个调节器进行串联校正。规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<0.01（2）超调量Mp<15%，调节时间Ts<3秒（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十四、（9题）教材P320：6-24；6-25；6-26；P309：例6-7；6-8；6-9；P278：例6-1；6-2；6-3；十五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5）1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、对系统进行串联校正。规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差<10%（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.6秒。（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十六、一个位置随动系统如图所示（ksm6）位置随动系统位置随动系统R(s)G1(s)C(s)

G2(s)G3(s)G4(s)G5(s)其中，自整角机、相敏放大，可控硅功率放大，执行电机，拖动系统，减速器。1、画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数Kv=600s-1（2）相角稳定裕度Pm>40º,幅值稳定裕度Gm>15。（3）系统对阶跃响应的超调量Mp<35%3、计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十七、设单位反馈系统被控对象的传递函数为（ksm7）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。（2）相角稳定裕度Pm>45º,幅值稳定裕度Gm>12。（3）系统对阶跃响应的超调量Mp<25%,系统的调节时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率Wcp和穿频率Wcg。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十八、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为（ksm8）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv=30（2）相角稳定裕度Pm>35º,幅值稳定裕度Gm>12。（3）超调量Mp<25%，调节时间Ts<7秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。十九、设单位反馈系统的开环传递函数为（ksm9）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%（静态速度误差系数Kv=100）。（2）相角稳定裕度Pm>40º,幅值稳定裕度Gm>15。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<30%，调节时间Ts<1秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十、晶闸管-直流电机调速系统如图所示（ksm10）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）相角稳定裕度Pm>40º,幅值稳定裕度Gm>13。（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<25%，调节时间Ts<0.15秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。=21\*CHINESENUM3二十一、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为（ksm11）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数Kv=10（2）相角稳定裕度Pm>50º，幅值稳定裕度Gm>15。（3）超调量Mp<15%，调节时间Ts<5秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十二、设控制系统的结构如图所示（ksm12）1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的反馈校正器H(s)，规定校正后的系统满足指标：（1）相角稳定裕度Pm>60º，幅值稳定裕度Gm>20。（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.7秒。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。4、给出校正装置的传递函数，。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。二十三、设单位反馈系统的开环传递函数为1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，规定校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%。（2）相角稳定裕度Pm>80º,幅值稳定裕度Gm>25。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<15%，调节时间Ts<0.54、给出校正装置的传递函数。5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。6、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。7、在SIMULINK中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观测分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。

24、.已知广义被控对象:,给定T=1s针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统。解：由已知条件，被控对象具有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性规定，G(z)中z=1的极点应包含在Φe(z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有Φe(z)=(1-z-1)2F1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性规定，于是可设解得。闭环脉冲传递函数为则25、.计算机控制系统如图所示，对象的传递函数,采样周期T=0.5s,系统输入为单位速度函数，试设计有限拍调节器D(z).解：由于r(t)=t,查表得求得的控制器的脉冲传递函数3.已知某连续控制器的传递函数为 试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D（z），并给出控制器的差分形式。其中T=1s。解：令控制器的差分形式为 26、单位速度反馈线性离散系统如图所示，设被控对象的传递函数为，采样周期T＝0.1s，试设计单位速度输入时最少拍系统的数字控制器D（z）。答：⑴求G（z）。 ＝ ＝ 将T＝0.1s代入上式，得∵是单位速度输入，所以选择 ∴数字控制器为 ＝27、计算机控制系统如下图所示，设被控对象的传递函数，零阶保持器已知：，试针对等速输入函数设计快速有纹波系统，求数字控制器的脉冲传递函数D（z）。解：将展开得代入T＝Tm=0.025s可以看出，G（z）的零点为-0.7189（单位圆内）、极点为1（单位圆上）、0.368（单位圆内）,故u=0,v=1,m=1.根据稳定性规定，G（z）中z=1的极点应包含在的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，q=2。为满足准确性条件，另有，显然准确性条件中已满足了稳定性规定，于是有解得闭环脉冲传递函数这就是计算要实现的数字控制器的脉冲传递函数。6. 已知某加热炉温度计算机控制系统的过渡过程曲线如下图所示，其中，τ=30，Ｔg=180s，Ｔ=10s。试求PID控制算法的参数，并求其差分方程。解： R=1/Tg=180，Rτ=1/180×30＝1/6。 查表，得： Ｋp=1.2/Rτ=7.2。 Ti=2τ=60s。 Ｔd=0.5τ=15s。 28、 设有限拍系统如图所示，，采样周期T=1s，试针对单位速度输入函数设计有限拍有波纹系统，并画出数字控制器和系统输出波形。解： ①该系统为一阶系统，可以跟踪单位速度输入信号。 ②求Ｇ(z)。 ＝＝＝∵Ｔ＝１s。∴＝ j=1，u=0，v=1。 ③对于单位速度信号，q=2，所以，q>j。 ④写出。 ， ⑤写出。 ＝。 ⑥拟定m和n。 m=u=0；n=v–j+q=2； ⑦拟定和。 ＝→， ⑧拟定和。 ， ⑨拟定Ｄ(z)。 ＝＝⑩求解、、。并绘制波形进行验证与分析。 ＝； ＝×＝； ＝＝；29、设有限拍系统如图所示，，采样周期T=1s，试针对单位速度输入函数设计有限拍无波纹系统，并画出数字控制器和系统输出波形。解： ①该系统为一阶系统，可以跟踪单位速度输入信号。 ②求Ｇ(z)。 ＝＝＝∵Ｔ＝１s。∴＝ w=1，v=1，j=1。 ③对于单位速度信号，q=2，所以，q>j。 ④写出。 ， ⑤写出。 ＝。 ⑥拟定m和n。 m=w=1；n=v–j+q=2； ⑦拟定和。 ∵ ∴＝比较同类项的系数：→，， ⑧拟定和。 ＝＝，＝ ＝ ⑨拟定Ｄ(z)。 ＝＝⑩求解、、。并绘制波形进行验证与分析。 ＝； ＝×＝； ＝＝；30、设有限拍系统如图所示，试设计在单位阶跃响应输入作用下，采样周期T=1s时的有限拍无波纹D(z)，并计算输出响应y(k)，控制信号u(k)和误差e(k)，画出它们对时间的变化波形。其中： ，。解： ① ②化为标准形式。 ∴w=1，j=1,v=1。 ③∵输入信号为单