自动控制原理课程设计任务书
自-自动控制原理程设计任务书
自动控制原理课程设计任务书专业：测控技术与仪器设计题目：控制系统综合设计(超前校正）班级: 1１４２学生姓名：李向宇学号:06指导教师: 于静罗忠宝分院院长：许建平教研室主任: 冯路电气工程学院一、课程设计任务（一）设计题目题目一：控制系统综合设计（超前校正） 题目二：控制系统综合设计(滞后校正) 注意：自行选择题目一或题目二。
(二)设计内容及要求题目一：控制系统综合设计(超前校正） 1、设计内容针对某单位反馈系统)1s (s K)s (W K +=，利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W cc α，其中132R R R K c +=,1)(132432>++=αR R R R R ，C R T 4=，“-”号表示反向输入端。
若Ｋc =1,且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。
Matlab 仿真软件进行辅助分析，最后利用实验装置搭建该系统,测出校正前后系统性能,并分析仿真与实测结果的等效性。
2、设计要求①引入该校正装置后,单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(e ≤∞，开环截止频率ωｃ’≥４．4弧度/秒,相位裕量γ’≥45°;②根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；c③设校正装置Ｒ１=１00K ，Ｒ2＝R 3＝50K ，根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R 4、C 值;④若利用有源放大器模拟该系统,试根据已知原系统模型和校正装置模型,绘制引入校正装置后系统电路原理图;⑤利用M ａtlab 仿真软件辅助分析,绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果;⑥在Mat ｌa ｂ－Simu ｌｉｎk 下建立系统仿真模型,求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较;⑦利用自动控制原理实验箱完成硬件系统设计，搭建校正前、后系统电路,通过示波器观察校正前、后系统单位阶跃响应特性,并与仿真特性比较。
自控原理课程设计任务书
《自动控制原理课程设计》任务书一、基本情况课程类别：必修课课程学时：1周课程对象：09自动化专升本班二、时间安排三、题目、任务及要求题目1：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务：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：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差；（2）系统校正后，相位裕量。
(每个同学截止频率可选择不同，例如ω=，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50)40c题目2：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务：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：（1）在单位斜坡信号 作用下，系统的稳态误差 ；（2）系统校正后，相位裕量 。
（3）系统校正后，幅值穿越 频率 。
（截至频率可选择51至60之间） 题目3：已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务：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：（1）在单位斜坡信号 作用下，系统的稳态误差 ；（2）系统校正后，相位裕量 。
（3）当 时，系统开环对数频率特性，不应有斜率超过一40dB ／十低频的线段。
题目4：已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数200()(0.11)G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务：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：（1）系统校正后，相位裕量 。
（2）截至频率'c ω不低于50rad/s .题目5：已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数126*10*60()(10)(60)G s s s s =++ 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、设计任务书题 目:同时提高机器人转动关节的稳定性和操作性能，始终是一个具有挑战性的问题。
提高增益可以满足对稳定性的要求，但随之而来的是无法接受过大的超调量。
用于转动控制的电-液压系统的框图如下，其中，手臂转动的传动函数为)150/6400/(100)(2++=s s s G s试设计一个合适的校正网络，使系统的速度误差系数20=v K ，阶跃响应的超调量小于%10。
二、设计过程（一）人工设计过程解：根据初始条件，调整开环传递函数：G(s)=)1506400(1002++s s s要求kv=20，σp≤10%未加补偿时的开环放大系数K=100/s ，校正后K =kv=20/s,因此需要一个k1=51的比例环节，增加此环节后的幅值穿越频率变为20rad/s.计算相位裕度： 由20lg100-20lg80=60lgωc =3210080⨯=86.2rad/sγ0=180-+-18090arctan 16.172.1=-34<0因此系统不稳定先计算相位裕度，判断不稳定由bode 图知系统低频段已满足要求。
待补偿系统在希望的幅值穿越频率ωc附近的中频段的开环对数幅频特性的斜率是-20Db/dec,但该频段20lgG>0Db.因此考虑用滞后补偿。
技术指标为σp=10%，利用教材上的经验公式已无法达到要求。
在另一本教材（《自动控制原理》（第2版）），吴麒主编，清华大学出版社，有另一经验公式σp=γ2000-20利用此公式，得相位裕度γ>67% 技术指标对幅值穿越没有要求。
技术指标对幅值穿越频率ωc没有要求。
20lg G中ω<20时斜率为-20dB/dec ，拟将这部分作为中频段，取ωc=16rad/s在0dB 线上取ωc=16的点B过B 作-20dB/dec 直线至ω=80rad/s 处点C 。
延长CF 至点D ，点D 的角频率就是滞后补偿网络的转折频率ω1。
自动控制原理课程设计任务书(2016)
《自动控制原理》课程设计任务书航空航天学院2016.11目录一、设计目的和要求 (1)1 设计目的 (1)2 设计要求 (1)二、题目 (2)题目1直线一级倒立摆频率响应控制实验 (2)题目2 直线一级倒立摆PID 控制实验 (7)题目3 控制系统校正实验1 (9)题目4 控制系统校正实验2 (10)题目5 控制系统校正实验3 (11)题目6 控制系统校正实验4 (12)三、实践报告书写内容要求 (13)四、考核方式 (14)一、设计目的和要求1 设计目的1）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
2）培养学生运用所学知识，利用MATLAB这软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题。
3）提高学生课程设计报告撰写水平。
4）培养学生文献检索的能力。
2 设计要求1）熟悉MATLAB语言及Simulink仿真软件。
2）掌握控制系统的时域分析，主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究，控制系统的稳定性分析，控制系统的稳态误差的求取。
3）掌握控制系统的根轨迹分析，主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
4）掌握控制系统的频域分析，主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统的频域响应。
5）掌握控制系统的校正，主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。
二、题目题目1直线一级倒立摆频率响应控制实验1、初始条件（1）固高GLIP2002直线二级倒立摆（2）计算机（Matlab Simulink）1.1 倒立摆系统简介倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合，其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统，可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。
最初研究开始于二十世纪50 年代，麻省理工学院（MIT）的控制论专家根据火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验设备。
自动控制原理课程设计任务书
自动控制原理课程设计任务书1电枢控制式直流电动机的原理图如下：系统中的参量为：R.为电枢绕组的电阻（欧）;L.为电枢绕细的电感（亨）；.为电枢绕组的电流（安〉；if 为磁场的电流（安）;u.为作用到电枢上的电压（伏）;e b为反电动势（伏）：。
为电动机轴的角位移（弧度）；Mv 为电动机转矩（公斤米）：J为电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量（公斤米秒2 ) ;f 为电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数（公斤米／弧度／秒）；KM为电动机转矩常数：Kb为反电动势常数：并设信号源内阻抗为零。
要求：（1）列出原始微分方程：（2）绘制系统的结构图：（3）确定系统的传递函数G(s) = 0 (s) /U.(s) ;（4）当L.=2 亨，f = -2 公斤米／弧度／秒，J= O. 5 公斤米秒2 , R.=4 欧，KM=3 , Ki,=5 时，求：Gk (s），并以Gk (s）为开环传递函数作出根轨迹。
（5）采用你认为的最佳方法对Gk (s）进行校正，使Gk (s）的参数最优。
自动控制原理课程设计任务书2打印机打印头控制系统如图所示，采用皮带传动、直流电机驱动，其中传送皮带弹性系数k=20N/m，打印头质量为m=0. 2kg，光电位移传感器的灵敏度lv/m，皮带轮的半径都为0. 15m，电机忽略电感，电阻R=2 欧，扭矩常数为：km=2Nm/A, 系统转动惯量为J=0.0kg. m2，系统的阻尼折合到电机处b=0. 25Nms/rad 。
要求：(1) 分析系统性能，如果采用速度副反馈进行校正，反馈系数为0. 1，再计算系统性能。
( 2 ) 要求系统调节时间为0. ls，超调量小于10%，稳态误差小于1%，试用频率法进行校正。
( 3) 如果采用PI校正，试用根轨迹法确定系数。
自动控制原理课程设计任务书3已知一光源自动跟踪系统，利用帆板上一对光敏元件检测光能，当帆板偏离光源时，光敏元件产生电压差并通过放大后驱动电机转动，使太阳能帆板对准光源，如图示，其中，电机Ra=l.75;La=2.83e-3;Vc=Kv*Wa，表示转子旋转产生的电动势，Kv=0.093 ;电机产生的电磁力矩T=Kt*I，Kt=0.0924；电机及负载的转动惯量J=30e-6m s；阻力矩为T = B*wa，其中B=5e-3。
《自动控制原理》课程设计
名称：《自动控制原理》课程设计题目：基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系：建筑环境与能源工程系班级：学生姓名：指导教师：目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。
设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。
自动控制原理课程设计
课程设计任务书题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计 初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是)10)(2()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-=s K v ， 70≥γ。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1） MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
（2） 前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。
（3） 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
（4） 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：指导教师签名： 2008 年 12 月 20 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1设计目的与意义 (1)2设计任务和要求 (1)3设计内容 (1)3.1校正前系统分析 (2)3.2校正网络分析 (3)3.3综合分析 (7)4心得体会 (9)参考文献 (10)转子绕线机控制系统的滞后校正设计1设计目的与意义1、通过本次课程设计，学生能够培养自己理论联系实际的设计思想，训练自己综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。
2、掌握自动控制原理中各种校正装置的作用及用法，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。
3、进一步加深对MATLAB 软件的认识和理解，学会使用MATLAB 语言来进行系统建模、系统校正中的性能参数的求解、以及系统仿真与调试。
4、此外，学生还可以通过本次设计来锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。
2设计任务和要求初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是)10)(2()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-=s K v ， 70≥γ。
要求完成的主要任务：1、MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。
自动控制原理课程设计
.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班级：建电1001姓名： *******学号： ***************指导教师： ***********评定成绩：教师评语：指导老师签名：年月日扬州大学自控原理课程设计任务书1课程设计目的与任务自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。
本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用MATLAB语言进行控制方针和辅助设计的基本技能。
2课程设计的设计课题题目：三阶系统的校正与分析设单位负反馈的开环传递函数为：G（s）=K/S(S+1)(S+5),设计校正装置，使系统在阶跃输入下的超调量小于等于30%，调节时间小于等于5s，而单位斜坡输入时的稳态误差小于等于15%。
要求：（1）确定采用何种校正装置。
仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。
（2）将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络Gc(s)的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。
仿真校正后猪呢哥哥系统的开环对数频率特性图以及根轨迹仿真图。
（3）当输入r(t)=1时，仿真出校正前系统的的单位阶跃响应曲线h(t)。
分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。
3课程设计的基本要求（1）学习掌握MATLAB语言的基本命令，基本操作和程序设计；掌握MATLAB语言在自动控制原理中的应用；掌握SIMULINK的基本操作，使用其工具建立系统模型进行仿真。
（2）应用MATLAB/SIMULINK进行控制系统分析、设计。
通过建立数学模型，在MATLAB环境下对模型进行仿真，使理论与实际得到最优结合。
（3）撰写自控原理课程设计报告。
目录1.前言 (3)2.未校正系统分析 (4)2.1复域分析 (4)2.2时域分析 (5)2.3频域分析 (6)2.4用SIMULINK进行仿真 (8)3.选定合适的校正方案 (9)3.1分析确定校正装 (9)3.2设计串联超前校正网络的步骤 (9)3.3参数计算 (9)3.4校正系统伯德图 (10)4.校正后系统分析 (11)4.1复域分析.... (11)4.2时域分析 (12)4.3频域分析 (13)4.4用SIMULINK进行仿真 (14)4.5校正后的实验电路图 (15)5.致谢 (16)6.参考文献 (17)1.前言所谓自动控制，是指没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控量）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。
自动控制原理课程设计任务书
一个位置随动系统如图所示：其中，自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+⨯=s s G ，可控硅功率放大100167.040)(2+=s s G ，执行电机19.00063.098.23)(23++=s s s G ，减速器ss G 1.0)(4=。
设计思想和要求：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。
要求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-π穿频率Wcs5、给出校正装置的传递函数。
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，观察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）。
位置随动系统机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统，其中被控对象的传递函数为：)1.50)(1(3)(0++=s s s s G 设计一个滞后校正装置，使系统的相角裕量045=γ。
二、设计思想1、控制系统的设计，就是在系统中引入适当的环节，用以对原有系统的某些性能进行校正，使之达到理想的效果。
2、本题目中，系统的性能指标以相角裕量的形式给出，所以采用频域法对系统进行校正，改变系统的频域特性形状，使校正后系统的频域特性具有合适的低频、中频和高频特性，以及足够的稳定裕量，从而满足所要求的性能指标。
3、绘制原系统的Bode 图。
4、用matlab 做原系统的Bode 图，检查是否满足题目要求。
5、求校正装置的传递函数。
直流电机PI 控制器稳态误差分析一直流电机控制系统的方框图如图所示，其中Y 为电机转速，a v 为电枢电压，W 为负载转矩。
自动控制原理课程设计说明书
自动控制原理课程设计说明书目 录一. 课程设计任务书二. ACCC-IV 型自动控制理论及计算机控制技术实验平台力矩电机转速控制模型工作原理 三. 未校正系统参数的测定四. 未动态校正直流电机转速控制系统的数学模型 五. 系统动态校正装置设计 六. 心得体会一. 课程设计任务书1. 课程设计题目:直流电机转速控制系统的动态校正2. 应完成的项目:⑴未校正系统参数的测定① 了解ACCC-Ⅳ型自动控制理论及计算机控制技术实验平台提供力矩电机转速控制模型的工作原理; ② 通过实验测定力矩电机转速控制模型的传递系数ΩK 、电磁时间常数a T 、机电时间常数m T ； ③ 建立未校正直流电机转速控制系统的数学模型。
⑵系统设计：由建立未校正直流电机转速控制系统的数学模型，对该系统进行动态校正装置设计。
① 设计指标：静态指标： 转速实现无静差调节；静差速度误差系数≥v K 35 1/s 。
动态指标：系统开环频率特性的截止频率≥'c ω10 rad/s ，相角裕度≥'γ45 °，幅值裕度≥'g L6 dB ；系统单位阶跃响应最大超调量≤%σ 30 %；过渡过程时间≤s t 1 秒 。
② 理论设计：根据设计指标，用频率法进行相角超前校正网络设计，并进行MATLAB 的SIMULINK 结构图仿真，验证设计方案。
③ 实验系统设计实现：根据理论设计的相角超前校正网络参数，在ACCC-Ⅳ型自动控制理论及计算机控制技术实验平台上选择RC 元件和运算放大器，构造实现校正网络，使校正后直流电机转速控制系统投入运行，通过实验验证系统的性能。
⑶设计完成后应缴交设计说明书一分，包括上述设计基本内容、计算过程、实验数据、实验曲线及分析、结论及心得体会。
⑷设计完成期限：本设计任务书于2009年2月23日发出，2009年3月9日上交设计说明书。
设计者：教研组主任：彭康拥 批准； 指导教师：彭康拥 签发参考资料以及说明：⑴高国 、余文休、彭康拥、陈来好《自动控制原理》，第二版，华南理工大学出版社；⑵ACCC-Ⅳ型自动控制理论及计算机控制技术实验平台实验指导书：实验一 直流电机转速控制实验；⑶word 文档资料：随动系统中的执行元件； ⑷word 文档资料：求是图纸；二. 力矩电机转速控制模型工作原理图1.1为直流电机调速系统的结构框图，它由给定、PID 调节器、电机驱动单元、转速测量电路和输出电压反馈等几个部分组成。
《自动控制原理》课程设计报告书
信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：自动控制原理课程设计班级：自动化2010级3班学号：姓名：指导教师：2013年1月一．需求分析1.设计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(s G 0+=s s K）（用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
2.设计要求及系统功能分析任务一：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使闭环系统同时满足如下动态及静态性能指标：（1）在单位斜坡信号t t r =)(作用下，系统的稳态误差005.0≤ss e ； （2）系统校正后，相位裕量045>γ （3）系统校正后，幅值穿越频率50c2>ω任务二：若采用数字控制器来实现任务一设计的控制器，给出数字控制器的差分方程表示或离散传递函数（Z 变换）表示。
仿真验证采用数字控制器后闭环系统的性能，试通过仿真确定满足任务一指标的最大的采样周期T. （注：T 结果不唯一）。
二．校正前系统性能分析校正前系统的开环传递函数为 )11.0()(0+=s s Ks G由设计要求（1）005.0≤ss e ,得K e ss 1=，故有200K ≥从而系统的开环传递函数为ss s G 102000)(20+=系统的闭环传递函数为2000102000)(20++=Φs s s系统的闭环单位斜坡响应的拉氏变换为)(12000s 102000120001020001)()(R s C '0232200s ss s s s s s s s Φ∙=++∙=++∙=Φ=）（即对)(s Φ的斜坡响应对应于对)('s Φ的阶跃响应。
系统的时域性能（程序参见《自动控制原理（第二版）》（吴怀宇、廖家平主编）Page102）%%系统未校正前闭环单位斜坡响应num=[2000];den=[1,10,2000,0]; t=[0:0.1:20];y=step(num,den,t); plot(t,t,t,y); grid;xlabel('time');ylabel('input and output'); title('校正前系统的斜坡响应');系统的频域性能（程序参见《自动控制原理（第二版）》（吴怀宇、廖家平主编）Page208）%%系统未校正前伯德图 num=[200];den=[0.1 1 0];sys=tf(num,den);w=logspace(-1,4,100) bode(h,w); grid;[Gm,pm,wcp,wcg]=margin(sys); Gmdb=20*log10(Gm); [Gmdb,pm,wcp,wcg]得到系统的稳态裕度：增益裕度gm 、相位裕度pm 、相角穿越频率wcg 、幅值穿越频率wcp由结果知：相位裕度000457580.12<=γ幅值穿越频率s rad s rad 501649.441c <=ω不符合系统的性能指标要求，因此需要进行校正，根据题目要求，采用串联超前校正。
自动控制原理课程设计任务书
同学：自动控制原理课程设计任务书设计题目：双手协调机器人单个关节控制系统的设计与仿真1．已知控制系统直流电机的主要参数如下：电机转动惯量=m J 负载转动惯量=l J电机转矩灵敏度=t K 反电势系数=e K电机电枢电阻=a R 电机电枢电感=a L堵转电压=S U 堵转电流=S I堵转转矩=S T 空载转速=n2．已知控制系统固有传递函数（或框图）如下：某双手协调机器人单个关节的控制系统为单位负反馈系统，被控对象为机械臂，其传递函数为04()(0.5)G s s s =+3．性能指标A（1）开环放大倍数K ≥ （2）剪切频率 ≤≤C ω（3）相位裕度γ≥ （4）谐振峰值=r M（5）超调量25%P σ≤ （6）过渡过程时间≤S t 3s （2%∆=）（7）角速度=∙θ （8）角加速度=∙∙θ（9）在单位斜坡输入时的稳态误差≤SS e 0.01254．性能指标B（1）开环放大倍数≥K （2）剪切频率 ≤≤C ω（3）相位裕度≥γ （4）谐振峰值=r M（5）超调量≤P σ （6）过渡过程时间≤S t（7）角速度=∙θ （8）角加速度=∙∙θ（9）稳态误差≤SS e5．设计要求与步骤（1）设计系统，分别满足性能指标A 和B 。
（2）人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode 图，并确定出校正装置的传递函数。
验算校正后系统是否满足性能指标要求。
（3）计算机辅助设计利用MATLAB 语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。
（4）确定校正装置的电路形式及其参数。
（5）撰写设计报告。
具体内容包括如下五个部分。
1）设计任务书2）设计过程人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode 图（在半对数坐标纸上）、校正装置传递函数、性能指标验算数据。
计算机辅助设计过程包括Simulink 仿真框图、Bode 图、阶跃响应曲线、性能指标要求的其他曲线。
3）校正装置电路图4）设计结论5）设计后的心得体会。
自动控制课设任务书
2011 年 6 月 7 日－ 6 月 9 日 课程设计讲解； － 6 月 9 日－6 月 16 日 学生上机调试和答疑、并按要求整理好课程设计说明书； － 6 月 17 日上午－6 月 仿真建模现场调试及口试答辩。 － 17 日下午
6．成绩考核办法 课程设计说明书：60%； 现场调试模型及口试答辩：40%。
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3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 根据以下条件进行直流电动机参数计算和设置， 一、 根据以下条件进行直流电动机参数计算和设置， 和设置 完成全压直接起动系统的仿真建模； 完成全压直接起动系统的仿真建模； 全压直接起动系统的仿真建模 一台直流并励电动机，铭牌额定参数为 PN = 17 kW ， U N = 220V ， I N = 88.9A ， n N = 3000r/min ，电枢回路总电阻 Ra = 0.087Ω ，励磁回路总电阻 R f = 181.5Ω ，电动机 转动惯量 J = 0.76Kg ⋅ m 2 。要求仿真该电动机的直接起动的过程。 二、根据以下条件进行交流电源电压、直流电动机、晶闸管等参数计算和设置，完成开 根据以下条件进行交流电源电压、直流电动机、晶闸管等参数计算和设置， 环调压调速系统的仿真建模； 环调压调速系统的仿真建模； 已 知 直 流 电 动 机 额 定 参 数 为 U N = 220V ， I N = 17 A ， n N = 1460r/min ， 4 极 ，
变化对系统响应的影响。 要求： （1）根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图，按传递函数构建仿真模型； （2）按工程方法设计和选择转速和电流调节器参数，ASR 和 ACR 都采用 PI 调节器。 （3）设定模型仿真参数，仿真时间 10s，并在 6s 时突加 1/2 额定负载，观察控制系统电 流、转速响应。 （4）修改调节器参数，观察在不同参数条件下，双闭环系统电流和转速的响应，修改转 速给定，观察电动机在同步转速时的工作情况。 （5）使用 Power System 模块建立直流电机双闭环系统仿真模型，并与传递函数模型运 行结果进行比较。
武科大-2013《自动控制原理课程设计》任务书 2013.12)
二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：自动控制原理课程设计班级：学号：姓名：指导教师：二○一三年十二月《自动控制原理课程设计》任务书一、 基本情况课程代码：0403035 课程类别：必修课 课程学分：1学分 课程学时：1周 课程对象：自动化二、时间安排三、 题目、任务及要求已知：某负反馈系统的开环传递函数 ()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=1101s s s Ks H s G ，利用时域分析法，根轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。
一、根轨迹法1）.绘制系统根轨迹图。
2）利用根轨迹图，求系统临界稳定时的K 值。
3）应用主导极点的概念，计算ξ=1/2时，系统的超调量和调节时间。
二、时域分析法1）.利用劳斯判据，判断K 的稳定域。
2）计算当K=5时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。
3）当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。
三、频域分析法1）当K=5时，绘制系统开环幅相特性，应用奈氏判据判定系统的稳定性。
2）当K=5时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相应裕量和增益裕量，并根据相位裕量和增益裕量判定系统稳定性。
四、频域法设计要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02，且相位裕量()︒≥45cωγ，请利用串联校正方法，设计控制器()sG C,并写出控制器的实现方式。
四、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。
1)分析过程完整，计算正确，利用MATLAB进行结果验证；2)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）；3)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）；4)MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；5)校正实现的电路图及仿真实验结果（校正前后系统的阶跃响应图－MATLAB或SMULINK辅助设计）；6)校正前后的系统性能指标的计算；7)总结（包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容）。
电气《自动控制原理课程设计》任务书
自动控制原理课程设计任务书一、设计题目线性控制系统的设计与校正二、串联校正设计原理图2-1为一加串联校正后系统的方框图。
图中校正装置G c (S)是与被控对象Go(S)串联连接。
图2-1 加串联校正后系统的方框图串联校正有以下三种形式： 1) 超前校正，这种校正是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能。
2) 滞后校正，这种校正是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足稳态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。
3) 滞后超前校正，由于这种校正既有超前校正的特点，又有滞后校正的优点。
因而它适用系统需要同时改善稳态和动态性能的场合。
校正装置有无源和有源二种。
基于后者与被控对象相连接时，不存在着负载效应，故得到广泛地应用。
两种常用的校正方法：零极点对消法（时域法；采用超前校正）和期望特性校正法（采用滞后校正）。
三、设计任务和要求 （一）在MATLAB 仿真软件上完成系统的频域法串联校正。
1、课程设计题目（6选1）题目1：已知负单位反馈控制系统的开环传递函数为：()(5)(10)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,3,%15%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目2：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(8)(16)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,0.6,%20%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目3：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(1)(2)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,15,%25%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目4：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(0.11)(0.21)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：130,7,%25%,35v s K s t s σγ-=<<>︒题目5：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(1)(0.51)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,5,%15%,50v s K s t s σγ-=<<>︒题目6：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()()()0.110.0011o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足： 1100,0.05,%30%,45v s K s t s σγ-=<<>︒ 2、设计要求可以通过两种方式进行仿真：编制MATLAB-M 文件或者在MATLAB/SIMULINK 环境下搭建仿真模型进行仿真。
自动控制原理课程设计任务书
自动控制原理课程设计任务书
一、 目的要求
1、 目的
1、 巩固自动控制原理课程中基本概念的理解和运用；
2、 掌握被控广义对象数学模型试验测试和辨识的方法；
3、 掌握闭环系统稳定性、稳态误差和动态响应质量的分析、计算和校正方法；
4、 经过对广义对象特性测试和闭环系统运行调试试验，提高实际操作能力；
5、 应用MATLAB 仿真计算，提高编程和仿真计算能力。
6、 培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力，对学生进行设计技能、 计算绘图及编写说明书的初步训练。
2、 要求
1、 认真对待课程设计，集中全部精力，抓紧两周时间，圆满完成课程设计任
务；
2、 认真听老师讲授课程设计，并做好笔记，消化内容，掌握自动控制系统一
般的设计步骤和方法；
3、 学会用MATLAB 仿真计算方法，设计自动控制系统；
4、 认真做好测试和运行调试试验，仔细记录数据，分析实验结果；
5、 按规定认真写好课程设计报告。
二、 设计题目
直流电动机转速控制系统设计
三、 质量指标要求
1、给定转速：1800转/分=30Hz=5v
2、稳态误差：理论上0ss e =，实际系统稳态误差，为给定转速值的0005
3、动态质量指标：
超调量： %5%σ≤
调节时间： 1.5s t s <
四、 完成时间：2周。
《自动控制原理课程设计》教学大纲
自动控制原理课程设计教学大纲1. 引言自动控制原理课程设计是自动控制原理课程的重要组成部分，通过课程设计，能够帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生对自动控制原理的理解和运用能力。
2. 课程设计目的自动控制原理课程设计的目的是培养学生分析和解决实际工程问题的能力，以及运用自动控制原理知识进行系统设计和建模的能力。
通过课程设计，学生应能够熟练运用自动控制原理的基本理论知识，了解控制系统的设计方法，并能够独立完成控制系统的设计与调试。
3. 课程设计内容（1）理论学习：包括PID控制器的原理、校正与调节，控制系统的稳定性分析和设计，频域分析与设计，以及状态空间分析与设计等内容。
（2）实际应用：通过案例分析，让学生了解自动控制在现实生活中的应用，如温度控制系统、液位控制系统等。
（3）仿真实验：利用仿真软件进行控制系统设计与仿真实验，加深学生对理论知识的理解，以及对控制系统实际应用的认识。
4. 课程设计要求（1）掌握理论知识：学生应在课程设计中深入理解自动控制原理的基本理论知识，包括控制系统的稳定性分析、频域分析与设计等。
（2）熟练运用软件：学生应能够熟练运用MATLAB等仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验。
（3）独立完成设计：学生应能够独立完成一个控制系统的设计与调试，并能够对系统性能进行评估和优化。
5. 总结回顾自动控制原理课程设计是一门理论与实践相结合的课程，通过课程设计，学生能够深入理解自动控制原理的基本理论知识，熟练运用相关仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验，提高学生的工程实践能力和创新意识。
在今后的工程实践中，学生能够将所学知识与技能有效地运用于相关领域，为自动控制领域的发展做出贡献。
6. 个人观点与理解作为自动控制原理课程设计的教学大纲撰写者，我深感自动控制原理课程设计的重要性。
通过课程设计，学生能够更直观地理解自动控制原理的应用，提高自己的实践能力和创新意识。
希望学生能够在课程设计中认真学习，积极思考，不断完善自己的设计方案，提升自己的工程实践能力。
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自动控制原理课程设计任务书
一、基本情况
课程代码：
课程类别：必修课
课程学分：1学分
课程学时：1周
课程对象：自升本11-1、2
二、时间安排
1、选题合理
题目自拟，例如位置随动系统设计、直流电动机调速系统设计、液位控制系统设计等等。
2、每个同学设计内容不可雷同
四、设计说明书内容（以某种位置随动系统为例进行说明）
分章节进行介绍，总体格式如下：
摘要：介绍本课程设计的主要工作，以及达到的目标。
例如：位置随动系统是闭环控制系统，位置指令是经常变化的，并且要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性成了位置随动系统的主要特征。
在控制系统的分析和设计中，首先建立了系统的数学模型，然后对系统的性能进行分析，绘制出了校正前的频率特性曲线，并对其进行了之后校正，又绘制
出了校正后的频率特性曲线，使系统的性能得到了改善。
目录
…….
第一章：
系统数学模型的建立
要求：1、绘制系统的原理图
例如：
2、说明系统的工作原理 …………..
3、分析各部分电路，求出各个环节的传递函数
例如： （1）自整角机：作为常用的位置检测装置，将角位移或者直线位移转换成模拟
电压信号的幅值或相位。
自整角机作为角位移传感器，在位置随动系统中是成对使用的。
与指令轴相连的是发送机，与系统输出轴相连的是接收机。
12[]s u k k εεθθ
θ=-=
在零初始条件下，拉式变换为 ()u k s εεεθ=
（2）功率放大器： ()[()()]a a t u t k u t u t =-
在零初始条件下，拉式变换为 ()[()()]a a t u s k u s u s =-
（3）两相伺服电动机：
2
2()
()
()m m m
m a d t d t T k u t dt dt
θθ+
=
在零初始条件下，拉式变换为2
()()()m m m a T s s s k u s θ+=
（4）直流测速电动机：
()()m t t
d t u t k dt
θ=
在零初始条件下，拉式变换为()()t t m u s k s s θ=
（5）减速器：
21
()()m t t i θθ=
在零初始条件下，拉式变换为 21
()()m s s i
θθ=
各部分元件传递函数
（1）1()
()()
u s G s k s εεεθ=
=电桥 （1）
（2）2()()()
a a u s G s k u s =
=放大器 （2）
（3）3()
()()
t t m u s G s k s s θ=
=测速机 （3）
（4）4()
()()
(1)
m m a m s k G s u s s T s θ=
=
+电机 （4）
其中 ()m a m a m m e T R J R f C C =+是电动机机电时间常数;
()m m a m m e K C R f C C =+是电动机传递系数
（5）25()1()()
m s G s s i
θθ=
=
减速器 （5）
4、绘出系统的结构框图，求出传递函数 位置随动系统的结构框图
开环传递函数：2
2
5500()(1)40a m m a m t K K K H s T s K K K s
s s
ελ==
+++ （6）
闭环传递函数：2
5500()405500
F s s s =
++ （7）
注：这其中的各个参数值要求自己选择，但是不用做详细说明，之后根据上面两个传递函数可以求出系统的ω、ζ值。
第二章：系统性能的分析
利用传递函数进行下列分析：
1、 分析稳定性，可以选择所学的任何一种方法，例如劳斯判据。
2、 分析快速性（因为随动系统对快速性要求高） 得出分析结果
第三章：系统校正
为了提高快速性对系统进行校正
1、
绘制出校正前的频率特性曲线
图略
得出校正前，截止频率 68.4/c rad s ω=；相角裕度30γ︒=；幅值裕度32.8810h =⨯。
2、 分析得出应该选择什么类型的校正装置，进行校正。
① 利用所学知识求出校正装置的传递函数 ② 绘制出校正后的曲线
③ 根据波特图得出截止频率、相角裕度、幅值裕度。
④对校正前后装置进行比较（例如：校正前，截止频率 68.4/c rad s ω=；相角裕度
30γ︒=；幅值裕度3
2.8810h =⨯。
对开环传递函数进行串联滞后校正，减小未校正系统中
的中、高频幅值，以降低系统截止频率，从而提高相角裕度。
故得到校正后，截止频率41.7/c rad s ω=；相角裕度40.87γ︒=；幅值裕度32.8810h =⨯。
校正后，系统的相角裕
度提高近十度，稳定性变得更好。
）
以上为基本设计步骤，根据不同的选题可以有所偏差，但是必须具备三大内容：建模、性能分析、校正（必有校正前后曲线）。
由于编写匆忙里面的实例仅作参考。
自动化系：。