自动控制原理课程设计2015-2016

课程设计(综合实验)报告(2015-2016年度第一学期)名称：自动控制原理课程设计题目：院系：控制与计算机工程学院班级：学号：姓名：其他组员：指导教师：张**设计周数：1成绩：日期：2016年1月15日《自动控制原理课程设计》任务书一、基本情况课程编号：00490240课程类型：必修课课程学时：1周课程对象：二、时间安排时间任务第一天指导老师给学生布置课程设计的任务及要求第一～第三天学生根据设计任务及要求，对系统进行分析并设计。（编写MATLAB程序代码进行辅助设计及完成实验）第四天学生提交设计初稿，并接受指导老师的验收。第五天修改并完善设计，书写并提交课程设计报告。三、题目、任务及要求题目已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数)11.0()(ssKsGk任务：1.分析系统单位阶跃响应的时域性能指标2.当,k时，绘制系统的根轨迹，分析系统的稳定性3.对系统进行频域分析，绘制其Nyquist图及Bode图，确定闭环系统的稳定性4.用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性能指标：4.1设计串联校正满足下列性能指标（1）在单位斜坡信号ttr)(作用下，系统的稳态误差01.0sse；（2）系统校正后，相位裕量0''45)(c。4.2设计串联校正满足下列性能指标（1）在单位斜坡信号ttr)(作用下，系统的稳态误差005.0sse；（2）系统校正后，相位裕量0''45)(c。（3）系统校正后，幅值穿越频率50'c。注：最多三人一组，不同组所选课程设计题目要有所区别，即改变题目中s的系数，比如0.1改为0.2，0.5等，后面任务中校正部分的具体参数值作相应调整四、设计步骤规范化要求单位阶跃响应时域指标的分析：绘制系统的单位阶跃响应曲线，利用曲线计算系统单位阶跃响应的时域性能指标，包括上升时间，峰值时间，调节时间，超调，振荡次数根据Matlab相关命令绘制系统的根轨迹，通过根轨迹分析系统的稳定性根据Matlab相关命令绘制系统的Nyquist图和Bode图，由图分析系统的稳定性及稳定裕度按如下步骤，利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正设计：（1）根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值；（2）根据求得的值，画出校正前系统的Bode图，并计算出幅值穿越频率、相位裕量(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计),以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求，则执行下一步；（3）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（超前、滞后和滞后-超前校正）。（若可以采用多种方法，分别设计并进行比较）（4）确定校正装置传递函数的参数；（5）画出校正后的系统的Bode图，并校验系统性能指标(要求利用MATLAB软件编程进行辅助设计)。若不满足，跳到第（4）步。否则进行下一步。（6）提出校正的实现方式及其参数。（要求实验实现校正前、后系统并得到的校正前后系统的阶跃响应）（7）若采用不同串联校正方法进行设计，比较不同串联校正方法的特点。（稳定性、稳态性能、动态性能和实现的方便性的比较）五、设计报告及书写内容要求课程设计任务完成后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告，注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。课程设计报告的内容应包括以下几个部分：1.单位阶跃响应时域指标的分析：绘制出系统的单位阶跃响应曲线，利用响应曲线计算出系统单位阶跃响应的性能指标,,,,rpstttN2.绘制系统的根轨迹，通过根轨迹分析系统的稳定性3.绘制系统的Nyquist图和Bode图，由图分析系统的稳定性及稳定裕度4.利用频率域串联校正方法对系统进行的串联校正（1）分析设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正或滞后-超前校正）；（2）详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode图，校正后系统的Bode图）；（3）MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；（4）校正实现的电路图及实验结果（校正前后系统的阶跃响应图）；（5）不同校正方法及装置的比较；（6）总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）。六、考核方式指导老师负责验收结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。参考书：《MATLAB语言与自动控制系统设计》，魏克新等著，机械工业出版社。《基于MATLAB的系统分析与设计-控制系统》，楼天顺等著，西安电子科技大学出版社。