自动化自动控制课程设计方案报告
自动控制原理课程设计报告
《自动控制原理》课程设计报告姓名：***__________ 学号： **********______ 班级： 13电气 1班______ 专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院江苏科技大学（张家港）2015年9月目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三、具体要求 (4)四、设计原理概述 (4)4.1校正方式的选择 (4)4.2集中串联校正简述 (5)4.2.1串联超前校正 (5)4.2.2串联滞后校正 (5)4.2.3串联滞后-超前校正 (5)4.2.4串联校正装置的一般性设计步骤 (5)五、设计方案及分析 (6)5.1高阶系统的频域分析 (6)5.1.1 原系统的频率响应特性及阶跃响应 (7)5.1.2使用Simulink观察系统性能 (9)5.1.3 搭建模拟实际电路 (10)5.1.4 对原系统的性能分析 (12)5.2校正方案确定与校正结果分析 (13)5.2.1 采用串联超前网络进行系统校正 (13)5.2.3 采用串联滞后—超前网络系统进行校正 (18)5.2.4 使用EWB搭建校正后模拟实际电路 (23)六、总结 (26)一、设计目的1.通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理2.通过课程设计掌握滞后—超前校正作用与原理3.通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为)1025.0)(11.0()(++=s s s K s G ，设计滞后-超前串联校正装置，使系统满足下列性能指标：1、开环增益100K ≥2、超调量30%p σ<3、调整时间0.5s t s<三、具体要求1、要求分别用手工设计方法和计算机编程设计方法设计校正装置，可以是多个；2、其次根据设计结果，在计算机上进行仿真；3、并利用线性组件（运算放大器、电阻、电容等）构成各种环节，在模拟装置上进行实验调试，达到规定的性能指标。
自动化专业导论课程报告
自动化专业导论课程报告一、引言自动化专业导论课程是自动化工程专业的基础课程之一，旨在向学生介绍自动化领域的基本概念、原理、技术和应用。
本报告将对自动化专业导论课程的内容进行详细介绍，包括课程目标、教学内容、教学方法和评价方式等方面。
二、课程目标自动化专业导论课程的主要目标是使学生了解自动化领域的基本知识和技术，培养学生对自动化技术的兴趣和热情，为学生今后深入学习自动化专业课程和从事自动化工作打下坚实的基础。
三、教学内容1. 自动化概述：介绍自动化的基本概念、发展历程和应用领域，让学生对自动化有一个整体的认识。
2. 自动控制系统：介绍自动控制系统的基本原理、组成部分和常用控制方法，包括开环控制和闭环控制等。
3. 传感器与执行器：介绍传感器和执行器在自动化系统中的作用和原理，包括常见的温度传感器、压力传感器和电动执行器等。
4. 自动化编程：介绍自动化编程的基本概念和方法，包括PLC编程、LabVIEW编程和C语言编程等。
5. 自动化应用案例：通过实际案例分析，介绍自动化技术在工业、农业、交通和家居等领域的应用，激发学生对自动化技术的兴趣。
四、教学方法1. 讲授：通过教师的讲解，向学生传授自动化专业导论课程的基本知识和技术。
2. 实验：通过实验操作，让学生亲自体验自动化技术的应用和操作过程，提高学生的实践能力。
3. 讨论：通过课堂讨论和小组讨论，激发学生的思维和创新能力，培养学生的团队合作精神。
4. 课程设计：通过课程设计，让学生独立完成一个自动化系统的设计和实现，提高学生的综合能力。
五、评价方式1. 平时表现：包括课堂参与、作业完成情况和实验操作等方面的评价。
2. 期中考试：通过期中考试，检验学生对自动化专业导论课程内容的掌握情况。
3. 课程设计报告：学生需要完成一个自动化系统的设计和实现，并撰写相应的课程设计报告。
4. 期末考试：通过期末考试，全面评价学生对自动化专业导论课程的理解和掌握程度。
六、结论自动化专业导论课程是自动化工程专业的基础课程，通过本课程的学习，学生可以了解自动化领域的基本概念、原理、技术和应用。
自动控制原理专业课程设计方案报告
自控课程设计 课程设计(论文)设计（论文）题目 单位反馈系统中传输函数研究学院名称 Z Z Z Z 学院 专业名称 Z Z Z Z Z学生姓名 Z Z Z 学生学号 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课老师 Z Z Z Z Z设计（论文）成绩单位反馈系统中传输函数研究一、设计题目设单位反馈系统被控对象传输函数为 )2)(1()(00++=s s s K s G （ksm7）1、画出未校正系统根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、对系统进行串联校正，要求校正后系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统速度误差系数=10。
（2）相角稳定裕度γ>45º , 幅值稳定裕度H>12。
（3）系统对阶跃响应超调量Mp <25%,系统调整时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置幅频特征图。
4、给出校正装置传输函数。
计算校正后系统截止频率Wc和穿频率Wx。
5、分别画出系统校正前、后开环系统奈奎斯特图，并进行分析。
6、在SIMULINK中建立系统仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性步骤和回环非线性步骤，观察分析非线性步骤对系统性能影响。
7、应用所学知识分析校正器对系统性能影响（自由发挥）。
二、设计方法1、未校正系统根轨迹图分析根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式根在s平面上改变轨迹。
1）、确定根轨迹起点和终点。
根轨迹起于开环极点，最终开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。
故起于0、-1、-2，最终无穷处。
2）、确定分支数。
根轨迹分支数和开环有限零点数m和有限极点数n中大者相等，连续而且对称于实轴；本题中分支数为3条。
3）、确定根轨迹渐近线。
渐近线和实轴夹角为φa，交点为：σa。
且：φa=(2k+1)πn−m k=0,1,2······n-m-1; σa=∈pi−∈zin−m;则：φa=π3、3π3、5π3；σa=0−1−23=−1。
自动化11级“自动化系统课程设计”报告格式要求
“自动化系统课程设计”报告要求1、学生应独立完成不少于20页6000字以上的设计报告，报告雷同者报告成绩记不及格。
2、课程设计报告要求用A4纸打印。
题目：2号黑体；一级标题：3号宋体；二级标题：小3号宋体；三级标题：4号宋体；正文：小4号宋体，1.5倍行距。
页边距：上下左2.5cm、右２.０cm。
图表要规范，清晰，要有图名图序和表名表序。
3、封面格式统一(见最后一页)。
4、报告要求包含下列内容：设计题目、设计要求、设计的作用目的、所用仪器设备、系统硬件设计系统软件设计(硬件设计要分模块电路设计及分析、软件设计要有程序流程图）、系统调试（调试过程中出现的问题及解决方法）、源程序、心得体会、参考文献，共十大点，不分章节，每一点作为一级标题。
5、在课程设计报告正式提交前向指导老师提交一份2000字的课程设计日志(手写稿),课程设计报告(打印稿)应在设计结束后一周内交指导教师批阅。
课程设计成绩应按教学大纲基本要求和相应评分细则进行评定和记载。
成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，优秀率一般不超过学生人数的15％。
对不及格学生，应严格按照学院学分制与学籍管理实施细则的有关规定处理。
电气与信息工程学院报告雷同者、报告内容文不对题者、格式混乱者，成绩记不及格！！！报告内容提纲一、设计题目二、设计要求（包括设计内容描述）三、某某自动化控制系统设计作用与目的四、所用设备及软件五、某某自动化控制系统设计方案1系统总体设计（要有系统总体结构原理图、程序流程图等）2.系统工作原理六、某某自动化控制系统硬件设计（附系统总体结构电路原理图）1.系统整体设计2.各单元电路设计七、某某自动化控制系统软件设计（要有程序流程图）1.主程序流程设计2.各子程序设计八、实验调试结果（调试工具、方法、运行效果或仿真结果）九、设计中的问题及解决方法十、设计心得十一、参考文献十二、附录1：某某自动化控制系统总体结构电路原理图附录2：程序清单湖南文理学院课程设计报告课程名称：自动化系统课程设计专业班级：自动化1110?班学号（??）学生姓名：指导教师：完成时间：2014年月日报告成绩：湖南文理学院制。
自动控制系统课程设计.ppt
保护电路
三相交流电源
三相全控桥
直流电动机
双闭环调速
触发电路
图2-3 系统设计框图
变流器主电路和保护环节设计
• 整流变压器
• 在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电 压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小 电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔 离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变 压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用Y 联接。
课程设计的主要任务
• (一) 系统各环节的选型：
1、主回路方案确定； 2、控制回路选择；
• (二) 主要电气设备的计算和选择：
1、整流变压器计算； 2、晶闸管整流元件； 3、系统各主要环节的设计； 4、平波电抗器选择计算；
• (三) 系统参数计算：
1、电流调节器ACR中 、 计算； 2、转速调节器ASR中 、 计算；
本设计采用如下图阻容吸收回路来抑制过电压
图3-3 元件换相保护原理图
• 其中
C (2 ~ 4)IT 103
• 电阻功率选择 PR 1.75 fCUTm 2 10 6 (W )
• 过电流保护
• 将快速熔断器安装在交流侧或直流侧，在直流侧与元件直 接串联。
• 选择时应注意以下问题： • ① 快熔的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。 • ② 熔断器的额定电流应大于溶体的额定电流。 • ③ 溶体的额定电流 计算公式 三相交流电路的一次侧过电流保护 • 在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进行三
• β=0.77V/A，α=0.007Vmin/r
直流拖动系统系统总体设计
• 主要任务
1、系统总体方案的选择； 2、系统方案的实体设计； 3、系统各主要保护环节的设计； 4、系统的动态工程设计；
自动控制原理课程设计
审定成绩：自动控制原理课程设计报告题目：单位负反馈系统设计校正学生姓名罗衡班级0903班院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500060 指导老师杜健嵘设计时间2011.12目录一、设计题目 (1)二、设计要求 (1)三、设计思路 (1)四、设计方法与步骤 (1)（1）确定系统开环增益 (2)（2）分析校正前系统性能指标 (2)（3）选择校正方案 (4)（4）设置校正装置的参数 (5)（5）分析校正后系统性能指标 (6)五、验证与对比 (8)六、参考文献 (9)自动控制原理课程设计一、设计题目设单位负反馈系统的开环传递函数为)12.0)(11.0()(0++=s s s K s G ，用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能：（1）相角裕度045≥γ（2）在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e （3）系统的剪切频率s /rad 3＜c ω二、设计要求（1）分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正）（2）详细设计（包括的图形有：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）用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果） （4）校正前后系统的单位阶跃响应图。
三、设计思路根据题目要求的稳态误差 e ss 的值，确定开环增益 K ，再得到校正前系统的传递函数及频率特性，利用matlab 画出其 bode 图，从图形及结果可以得到校正前系统的相角裕度γ和剪切频率ωc ，判断这两项指标是否符合要求，若不符合，则选择合适的校正装置，确定并计算出校正装置的参数 a 和 T 。
即得校正装置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数及频率特性，最后验证已校正系统的γ和ωc 是否都达到要求。
如果有指标仍未达标。
则须另取合适的w c 的四、设计方法与步骤（1）确定系统开环增益单位负反馈系统的误差传递函数为：)12.0)(11.0()12.0)(11.0()()(11)()s (K s s s s s s s H s G s R E +++++=+= 根据稳态误差的定义，在单位斜坡输入信号t t r =)(（2s 1)(=s R ）作用下的稳态误差为：K1)()(1)(lim)]([lim )(lim =+=⋅==∞→∞→∞→s H s G s sR s E s t e e s s s ss现要使稳态误差05.0＜ss e ，则K>20,取开环增益K=21即可满足系统对稳态误差的要求。
自动化专业课程设计报告
自动化专业课程设计报告《自动控制原理课程设计》题目：超前校正环节的设计班级自动化09-1姓名杨金凤学号0905130122时间2011.12.13-2011.12.17 地点电信实验十九软件机房指导教师崔新忠大连海洋大学信息工程学院自动化教研超前校正环节的设计一， 设计课题已知单位反馈系统开环传递函数如下：()()()10.110.3O k G s s s s =++试设计超前校正环节，使其校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤，相角裕度为45度，并绘制校正前后系统的单位阶跃响应曲线，开环Bode 图和闭环Nyquist 图。
二、课程设计目的1. 通过课程设计使学生更进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对内涵的理解，提高解决实际问题的能力。
2. 理解自动控制原理中的关于开环传递函数，闭环传递函数的概念以及二者之间的区别和联系。
3. 理解在自动控制系统中对不同的系统选用不同的校正方式，以保证得到最佳的系统。
4. 理解在校正过程中的静态速度误差系数，相角裕度，截止频率，超前(滞后)角频率，分度系数，时间常数等参数。
5. 学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MA TLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。
6. 从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论操作联系实际、运用于实际。
三、课程设计思想我选择的题目是超前校正环节的设计，通过参考课本和课外书，我大体按以下思路进行设计。
首先通过编写程序显示校正前的开环Bode 图，单位阶跃响应曲线和闭环Nyquist 图。
在Bode 图上找出剪切频率，算出相角裕量。
然后根据设计要求求出使相角裕量等于45度的新的剪切频率和分度系数a 。
最后通过程序显示校正后的Bode 图，阶跃响应曲线和Nyquist 图，并验证其是否符合要求。
四、课程设计的步骤及结果1、因为 ()()()10.110.3O k G s s s s =++是Ⅰ型系统，其静态速度误差系数Kv=K,因为题目要求校正后系统的静态速度误差系数6v K ≤，所以取K=6。
关于自动化的课程设计
关于自动化的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动化的基本概念，掌握自动化技术的应用领域。
2. 使学生了解自动化系统的组成，掌握其工作原理。
3. 帮助学生掌握自动化技术在生活中的实际案例，提高对技术发展的认识。
技能目标：1. 培养学生运用自动化知识解决实际问题的能力。
2. 提高学生团队协作、动手实践的能力，通过小组讨论和实践操作，设计简单的自动化系统。
3. 培养学生收集、整理、分析自动化技术相关信息的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发他们探索未知、追求创新的热情。
2. 增强学生对我国自动化技术发展的自豪感，培养他们的爱国情怀。
3. 引导学生认识到自动化技术在提高生活质量、促进社会发展中的重要作用，培养他们积极为社会发展贡献力量的责任感。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，注重培养学生的动手实践能力和创新精神。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师应关注学生的个体差异，因材施教，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与课堂讨论和实践操作。
同时，注重培养学生的团队协作能力和自主学习能力，提高他们的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 自动化基本概念：介绍自动化的定义、发展历程及在现代社会中的应用。
教材章节：第一章 自动化概述内容列举：自动化的定义、发展历程、应用领域。
2. 自动化系统组成及工作原理：分析自动化系统的基本组成部分，包括传感器、执行器、控制器等，并探讨其工作原理。
教材章节：第二章 自动化系统组成及工作原理内容列举：传感器、执行器、控制器、工作原理、典型自动化系统案例。
3. 自动化技术在生活中的应用：介绍自动化技术在工业、农业、家居等领域的具体应用，以实例展示自动化技术的优势。
教材章节：第三章 自动化技术应用内容列举：工业自动化、农业自动化、家居自动化、交通自动化等领域的应用案例。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计专业：电气工程及其自动化设计题目：二阶系统的综合设计班级：电自1141班学生姓名：Jason学号12指导教师：王彬分院院长：许建平教研主任：高纯斌电气工程学院目录第一章课程设计内容与要求分析 (2)1.1 课程设计内容 (2)1.2 课程设计要求分析 (2)1.2.1 二阶系统综合设计要求分析 (2)1.2.2 直流电机调速设计要求分析 (3)第二章二阶系统综合设计 (4)2.1 校正系统参数及特性图和结构图的确定 (4)2.2 MATLAB仿真实现过程 (6)2.2.1 程序编写 (6)2.2.2 Simulink仿真过程 (8)第三章直流电机调速 (10)3.1 开环直流电机调速 (10)3.2 单闭环晶闸管直流调速系统实验 (10)第四章自控课设总结 (12)参考文献 (13)致谢 (13)第一章课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容本次课程设计内容主要分为两大部分，第一部分为利用有源串联超前校正网络进行二阶系统校正。
通过校正装置开关的开合来比较校正前后的效果差异，主要利用MATLAB进行相关程序的编写和仿真，结合最终的结果经过分析论证最终得出相应结论。
第二部分为直流电动机开环调速实验和单闭环晶闸管直流调速系统实验。
二阶系统综合设计要求：1）开关S闭合引入校正网络后，在单位阶跃输入信号作用时，’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；开环截止频率ωc2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；4）利用Matlab仿真软件辅助分析设计，并验算设计结果，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；5）在Matlab-Simulink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；6）根据计算结果确定有源超前网络元件参数R、C值。
直流电动机调速设计要求：1）未接入反馈回路时直流电动机的转速随负载的变化而产生变化；2）通过晶闸管直流调速系统对系统进行调速；3）接入反馈后在给定电压和负载下产生一个转速，通过负载的改变系统转速能恢复到原来的状态；4）利用电力系统试验台进行试验。
自动控制原理课程设计报告1
自动控制原理课程设计课题：自动控制原理课程设计专业：电气工程及其自动化班级：期：2014.12.22-2014.12.29 成绩：重庆大学城市科技学院电气信息学院目录1设计目的 (1)2设计要求 (1)3设计题目 (1)4实现过程 (2)4.1校正前系统的Bode图计算与稳定性（手工） (2)4.2校正前系统的根轨迹计算与闭环系统稳定性（手工） (3)4.3校正前系统幅频特性Matlab分析 (5)4.4校正前系统的奈奎斯特图Matlab仿真分析 (6)4.5校正后系统的Matlab仿真分析 (7)4.5.1校正装置的幅频特性 (7)4.5.2校正后系统幅频特性分析 (8)4.5.3校正后系统奈奎斯特图分析 (9)4.5.4校正后系统的截止频率ωc、相位裕量γ、穿越频率ωx和幅值裕量h计算 (11)5总结 (11)6参考文献 (11)自动控制原理课程设计报告1设计目的更加熟练掌握Bode图的作图方法，能够使用劳斯判据判定系统稳定性。
能够画出根轨迹图，并且根据分析出系统的稳定性。
掌握根据要求设计校正装置，学会使用Matlab分析Bode图，系统稳定性，能够作出根轨迹图，并且分析系统相关参数，能够使用Matlab分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
计算校正后系统的截止频率ωc、相位裕量γ、穿越频率ωx和幅值裕量h。
用MATLAB分别画出系统校正前、后的开环系统奈奎斯特图，并进行分析。
能够利用所学知识分析校正装置对系统的影响。
2设计要求1、手动画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。
2、手动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，使系统达到下列指标。
（1）静态速度误差系数K v ≥ 100s-1；（2）相位裕量γ ≥ 40°。
（3）截止频率ωc＝20rad/s。
4、给出校正装置的传递函数。
5、用MATLAB分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
自动控制系统课程设计报告
自动控制系统课程设计报告课程名称：自动控制系统课程设计报告设计题目：错位控制无环流可逆调速系统设计院系：班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间：课程设计（论文）任务书专业电气工程及其自动化班级学生指导教师题目自动控制系统课程设计子题错位控制无环流可逆调速系统设计设计时间设计要求设计目的：1.了解并熟悉错位控制无环流可逆调速系统的组成结构。
2. 熟悉错位控制无环流可逆调速系统中各单元环节的工作原理，特性和作用。
3. 了解错位控制无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。
4. 了解错位控制无环流可逆调速系统的优缺点。
设计内容：1. 系统方案的选择。
2. 系统方案的实体设计，包括各种功能电路或部件的设计与选择参数计算。
3. 系统各主要保护环节的设计。
4. 系统的动态工程设计，包括转速调节器，电流调节器的结构和参数选择。
5．详细分析错位控制无环流可逆调速系统的设计过程。
指导教师签字：系（教研室）主任签字：年月日目录一、错位控制无环流可逆调速系统的原理.......................................................... - 4 -1、可逆调速系统的原理......................................................................... - 4 -2、环流的介绍 ...................................................................................... - 4 -1、环流的定义................................................................................. - 4 -2、环流的分类............................................................................... - 5 -3、错位控制无环流系统 ...................................................................... - 5 -1、静态环流的错位消除原理......................................................... - 5 -2、错位控制无环流系统的结构..................................................... - 5 -3、错位控制无环流系统的优缺点................................................. - 6 -二、系统的设计..................................................................................................... - 6 -1、主电路的设计及参数选择 .............................................................. - 6 -1、变压器的选择........................................................................... - 6 -2、晶闸管的选择........................................................................... - 6 -3、电抗的选择............................................................................... - 7 -2、同步变压器及触发器的设计 .......................................................... - 7 -1、触发电路的设计......................................................................... - 7 -2、同步变压器的设计................................................................... - 8 -3、保护电路的设计 .............................................................................. - 8 -1、过电流保护............................................................................... - 8 -2、过电压保护............................................................................... - 8 -3、缓冲电路................................................................................... - 8 -4、检测环节 .......................................................................................... - 9 -1、转速检测................................................................................... - 9 -2、电流检测..................................................................................... - 9 -3、电压检测................................................................................. - 10 -5、控制电路的设计 ............................................................................ - 10 -1、A VR电压内环的设计............................................................ - 10 -2、ACR电流环的设计 ................................................................- 11 -3、ASR转速环的设计................................................................ - 12 -4、A VR、ACR和ASR的限幅设计.......................................... - 13 -5、AR反相器的设计.................................................................. - 13 -三、设计小结....................................................................................................... - 14 -四、参考文献....................................................................................................... - 14 -一、错位控制无环流可逆调速系统的原理1、可逆调速系统的原理图1 两组晶闸管装置发并联线路较大功率的可逆直流调速系统多采用晶闸管—电动机系统。
自动控制原理与系统课程设计
自动控制原理与系统课程设计设计背景自动控制原理与系统是自动化专业的核心课程之一，该课程主要介绍了自动控制的基本概念、原理和方法，以及自动控制系统的现代化应用。
通过学习，可以深入理解控制理论的实际应用和设计过程，提高工程实践能力和解决问题的能力。
为了加深对自动控制理论的理解和巩固学习成果，要求进行一次课程设计，设计任务为通过自动化控制实现特定的系统功能。
设计内容设计目标该设计的目标是设计一个通过PID控制实现温度控制的加热系统，实现目标温度精度控制在0.5°C以内，通过模拟实现控制器设计和调试。
设计要求1.设计加热系统，要求能够加热到指定温度，并实现精度控制。
2.使用PID控制算法设计控制器，实现对加热系统的控制；3.要求控制系统的误差在可接受范围内，同时控制器的输出能够稳定和快速响应；4.通过模拟实现控制器的调试和验证，检查控制器的性能；5.最后，完成实验报告和源代码提交。
设计步骤第一步：加热系统的设计首先，我们需要设计加热系统，并确定温度传感器的位置和控制区域。
设计加热器和温度传感器的位置需要满足加热均匀性和温度测量准确性的要求。
例如，可以将加热器放在系统的底部，而温度传感器处于加热器和系统顶部之间。
此外，我们还需要选择合适的加热元件、温度传感器等元器件。
第二步：控制回路的设计接下来，通过PID控制算法进行电路设计。
PID控制器的输入是测量温度与期望值的偏差，控制器输出作为加热器的控制信号，调节加热系统的输入来实现温度控制。
PID控制器的设计需要考虑以下几个方面：1.比例控制：控制器的输出与偏差成比例；2.积分控制：控制器的输出与过去偏差积累成比例；3.微分控制：控制器的输出与偏差变化率成比例；根据实验结果，需要对PID控制器进行参数优化以改善控制精度和系统响应速度。
第三步：系统调试和测试设计好系统之后，需要对系统进行调试和测试，设计穿插了多个模块，需要逐步逐个验证良好才能将它们联合起来。
自动化专业课程设计
1.课程设计目的随着科学技术的发展，现代过程工业规模加大，复杂程度变高，对产品的质量要求更加严格，以及相应的系统安全问题，管理与控制一体化问题等，越来越突出，因此想要满足这些要求，解决这些问题，是不能仅仅只依靠简单的控制系统的，故引入更为复杂、更为先进的控制系统是十分必要的。
由于采用复杂控制系统的装置或对象都是工厂中的重要装置或关键岗位，因此需要予以特别的重视。
串级控制系统是所有复杂控制系统中应用最多的一种，当要求被控变量的误差范围很小，简单控制系统不能满足要求时，可考虑采用串级控制系统。
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用；能实现实时现场监控，能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表；它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
应用组态技术，是现代工业控制的必然趋势。
本课题的意义在于对组态王软件的学习和应用组态王软件进行开发设计，尤其是对串级控制系统的开发设计。
学会应用组态王软件开发串级压力监控系统：设计监控界面，设定参数变量，进行动画连接，实现历史曲线、实时曲线的显示与监控等。
2.课程设计题目描述和要求2.1课程设计主要内容：（1）理解DCS控制系统与组态软件（2）理解组态软件的功能及其结构（3）收集国内外常用工业组态软件的资料（4）着重学习并应用“组态王”工业组态软件（5）设计反应车间的计算机监控系统（6）撰写课程设计报告2.2设计需要实现功能（1）总貌流程图实时动态显示（2）实时数据报表显示、打印（3）历史数据报表存储与查询（4）实时趋势曲线显示（5）事件报警窗口显示（6）系统用户登录与权限配置3.课程设计报告内容3.1 组态王的介绍3.1.1 组态王软件的结构“组态王”采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠，是全中文界面的组态软件。
自动控制原理课程设计
目录一．绪论 (2)1.1相关背景知识 (2)1.2课程设计目的 (2)1.3课程设计任务 (2)二．通过matlab求校正装置的传递函数 (3)三．系统校正前后的分析 (4)3.1特征根的对比 (4)3.2三种响应曲线的对比 (5)3.2.1校正前后的单位脉冲响应曲线对比 (5)3.2.2校正前后的单位阶跃响应曲线对比 (7)3.2.3校正前后的单位斜坡响应曲线对比 (8)四．动态性能的对比 (10)五．系统校正前后的根轨迹 (12)六．系统校正前后的Nyquist图 (14)七．系统校正前后的Bode图 (16)八.心得体会 (18)九.参考文献 (19)一．绪论1.1相关背景知识《自动控制原理》作为自动控制系列课程的实践性教学环节的教程，是新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材之一。
该课程综合性强、知识覆盖面广,要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识,以及较强的计算能力。
而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识,并结合电路、电子技术,加强实践操作能力，因此具有很重要的意义。
1.2课程设计目的1.掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（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。
2.学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。
1.3课程设计任务题目：已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为m m 1m 2012m n n 1n 2012n b b b b ()s s s G s a s a s a s a ----++++=++++ （n m ≥）。
参数n 210a ,a ,a ,a 和m 210b ,b ,b ,b 以及性能指标要求因小组而异。
本组题目: 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(S 1)(0.125S 1)=++，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量030γ>，静态速度误差系数1v K 10s -=设计要求：1）首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。
自动化专业控制系统综合课程设计
自动化专业控制系统综合课程设计自动化专业是现代工程领域中的一个重要学科，它涉及了工业自动化、机器人技术、控制系统等多个方面。
而控制系统作为自动化领域的核心内容之一，对于自动化专业的学生来说，掌握和熟悉控制系统的设计和实现是至关重要的。
为了培养学生的综合应用能力，自动化专业的课程设置了控制系统综合课程设计。
本次控制系统综合课程设计旨在通过实际案例，让学生将所学的理论知识应用于实践中，提升他们的控制系统设计和实施能力。
本文将以某某工厂的温控系统设计为例，介绍课程设计的主要内容和步骤。
首先，课程设计需要对某某工厂的温控系统进行需求分析。
在这一步骤中，学生需要了解工厂的生产过程和温度控制的要求，明确系统的输入和输出。
通过与实际工作人员的交流或对工厂现场的观察，学生能够获得必要的信息和数据。
接下来，学生需要进行控制策略的设计。
在温控系统中，常见的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。
学生可以根据实际需求和所学知识，选择合适的控制策略，并进行相应参数的调整和优化。
然后，学生需要进行控制系统的硬件选型和配置。
在这一步骤中，学生需要选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备，并进行连接和配置。
同时，学生还需要编写相应的软件代码，实现传感器数据的采集和控制信号的输出。
接着，学生需要进行系统的调试和测试。
在这一过程中，学生需要确保控制系统的稳定性和可靠性。
通过对系统的模拟或实际操作，学生可以验证系统的性能和功能是否满足实际需求，并进行必要的调整和改进。
最后，学生需要对课程设计的结果进行总结和评估。
学生可以根据实际效果和实施过程中的问题，提出相应的改进和优化建议。
同时，学生还可以对自己在课程设计中的学习收获和不足进行反思和总结，以便更好地提升自己的能力和水平。
通过这样的综合课程设计，学生不仅可以将所学的理论知识应用于实践中，还可以培养自己的团队合作能力和解决问题的能力。
同时，学生还可以体验到真实工程项目的流程和挑战，为将来的工作做好准备。
自动化专业控制系统综合课程设计
自动化专业控制系统综合课程设计自动化专业的学生每年都要进行一些专业实践课程设计，其中一项重要的课程设计就是控制系统综合课程设计。
该课程设计是对学生掌握控制系统相关知识、理解控制系统原理和应用以及掌握相关软件和硬件技术的综合考察。
在这篇文章中，我将阐述自动化专业控制系统综合课程设计的重要性、设计内容和一些可能遇到的困难，同时也会介绍一些解决方法和实践经验。
首先，控制系统综合课程设计对于自动化专业的学生来说具有重要的意义。
通过这一课程设计，学生可以将前期学习的理论知识应用到实际情境中，并且深入了解控制系统的工作原理和设计过程。
课程设计的内容涉及到传感器的选择、信号处理、控制算法的设计以及控制器的编程等方面，这些都是自动化专业学生必须掌握的技能。
其次，控制系统综合课程设计的具体内容是多样化的。
设计的对象可以是任何一个实际系统，例如温度控制系统、液位控制系统或者机械臂控制系统等。
学生需要根据给定的需求和要求，设计一个能够实现系统控制功能的控制方案，并在实验中验证该方案的有效性。
设计的过程中，学生需要运用所学的知识和技能，进行系统建模、控制算法设计、程序编写、实验测试等一系列环节。
然而，控制系统综合课程设计也存在一些难点和挑战。
首先，学生在实际操作中可能会遇到一些技术上的问题，例如传感器的选择与接线、控制器调试与优化等。
这些问题需要学生具备较强的动手能力和问题解决能力。
其次，时间和资源的限制也是一个考验。
学生需要在有限的时间内完成课程设计，并且需要合理分配实验设备和资源。
最后，团队合作也是一个重要的因素。
如果课程设计是团队完成，学生需要良好的沟通和协作能力，确保整个设计过程的顺利进行。
针对这些难题，学生可以采取一些解决方法和实践经验。
首先，加强理论知识的学习和实践操作的训练是非常重要的。
只有充分理解基本的控制理论和掌握实际操作的技能，才能更好地完成课程设计。
其次，学生可以利用课余时间进行课程设计的预习和准备工作。
自动控制系统课程设计报告
温室智能测控系统的设计班级：学号：姓名：指导教师：目录绪论 (1)1 课程设计的目的 (2)2课程设计的主要内容 (2)2.1温度控制系统的概述 (2)2.2系统硬件设计 (4)2.3功率控制模块 (9)2.4键盘输入模块 (12)2.5显示报警模块 (13)3系统功能设计 (14)3.1核心控制模块 (14)3.2信号采集模块 (16)4系统的软件设计 (16)5 设计心得体会 (19)参考文献 (20)①系统构造框图②系统工作流程传感器测量现场湿度、温度，并将湿度温度转换成模拟电信号，经过调理电路进展放大、滤波处理，消除噪声干扰信号，最后由A/D转换器将处理过的模拟信号转换成数字信号，并输出到单片机接口。
单片机读取A/D转换器转换好的温度、湿度数字信号信息，以及操作人员通过键盘设定的温度、湿度数值，然后根据设定值以及设计好的算法进展输出控制。
输出控制信号经过功率放大器的处理，控制电热丝、风扇以及滴灌电磁阀的工作。
同时，单片机实时输出温室的温度、湿度信息到显示模块，便于工作人员观察、操作。
如果出现长时间检测到的温度或者湿度数值与设定值偏差超过一定界限，或者设置超限，则输出控制报警器报警。
〔3〕主要功能模块整个温室测控系统主要由五个模块组成，分别为核心控制模块，信号采集模块，功率控制模块，键盘输入模块以及显示报警模块。
核心控制模块由8031单片机及外围必备部件组成，完成数据处理的功能。
信号采集模块由分布在温室各处的温度传感器、湿度传感器以及相应的调理电路、放大电路还有A/D转换器组成。
功率控制模块由功率放大电路以及风扇、电热丝、滴灌电磁阀等执行装置组成。
键盘输入模块由键盘及相应的输入接口组成。
显示报警模块由LED数码管、蜂鸣器、指示灯以及相应的输出电路组成。
2系统硬件设计温度传感器选用AD590。
AD590是美国ANALO G DEV ICES 公司的单片集成两端感温电流源。
主要特性如下：1)流过器件的电流(μA) 等于器件所处环境的热力学温度(开尔文) 度数：Ir/T=1uA/K式中，Ir—流过器件(AD590) 的电流，单位为μA；T—热力学温度，单位为K；2〕AD590的测温*围为- 55℃~+150℃；3〕AD590的电源电压*围为4～30 V，可以承受44 V正向电压和20 V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；4〕输出电阻为710 mΩ；5〕精度高，AD590在- 55℃~+150℃*围内，非线性误差仅为±0.3℃。
自动控制课程设计报告
自动控制课程设计报告自动控制课程设计报告一、自动控制的应用领域分析自动化控制系统的研究，几乎涵盖所有应用科学知识与技术的结合，领域范围及牵涉的科学知识与应用工具相当广泛，作为交叉学科，自动控制与其他很多学科有关联，尤其是数学和信息学，在制造，医药，交通，机器人，以及经济学，社会学中的应用也都非常广泛。
自动化控制的应用领域一般可分为下列几类：1、工厂自动化控制，又称为生产自动化控制，即利用自动化的生产设备，一贯作业的生产方式，从事有效率的产品生产。
2、设计自动化控制，即利用电脑软件技术及应用，将所需设计的资料，转成控制程序或生产流程，而且以简单的图或语言，来表示或执行制造过程的自动化控制的运作。
3、实验室自动化控制，即利用自动化设备与电脑软件技术及应用，或可编程控制器等设备，结合温度、湿度、压力、流量等传感器，将实验室的控制程序或生产流程，及所需实验结果的资料，转成简单的图或语言，来表示或执行实验室的自动化控制作。
4、检测自动化控制，即利用自动化的检测设备与电脑软件技术及程式应用，结合温度、湿度、压力、流量等传感器设备，能自动地检测样品，并将检测的物理量的资料，转成简单的图或语言，来表示检测结果。
5、办公室自动化控制，即利用软件程式技术及应用，将办公室的文书资料或文书档案，做有效率的管理。
6、家庭自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合家庭用设备，提高家庭舒适度与居家安全。
7、服务自动化控制，即利用自动化的设备与电脑软件技术及程式应用，结合各式各样的自动化设备或传感器，监测、纪录、转接、通知、执行运作等，以供顾客或使用者，能快速处理相关作业或快速处理所遭遇的问题。
上述七大类自动化控制的范畴及其相关产品与设备，占社会经济产值相当比重，对国家社会经济影响很大，非常值得深思研究与发展应用随着自动化技术的发展与应用。
二、现代控制理论的发展及基本内容经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。
自动化专业课程设计方案(PPT32页)
书面报告
40%
➢ 程序设计 ➢ 结果分析
70% 30%
MATLAB及控制系统仿真课程设计
一、基于观测器的倒立摆控制系统设计及仿真
（分数占比80%）
一级倒立摆
二级倒立摆
三级倒立摆
一级直线顺摆
摆
摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为 倒立摆和顺摆。
由于倒立摆系统的控制策略和杂技运动员顶杆平衡表演 的技巧有异曲同工之处，极富趣味性，而且许多抽象的 控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力 等等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，因 此在欧美发达国家的高等院校，它已成为必备的控制理 论教学实验设备。
培养学生独立分析问题及解决问题的能力，为以后从事实际 控制系统的设计工作打下基础。 2、涉及的相关课程： 本综合设计涉及的相关课程主要有自动控制原理、现代控制 理论、过程控制、MATLAB及控制系统仿真等。
自动化专业课程设计（二）
3、基本流程： （1）系统分析及数学模型建立 （2）开环系统仿真及动态特性分析 （3）控制方案设计及闭环系统仿真实验 （4）实验结果分析 （5）撰写设计报告 4、要求： （1）要求理论正确，设计合理、仿真数据准确 （2）设计报告撰写规范
自动化专业课程设计方案(PPT32页)
自动化专业课程设计（二）
MATLAB及控制系统仿真课程设计
自动化专业课程设计方案(PPT32页)
自动化专业课程设计（二）
MATLAB及控制系统仿真课程设计
1、目的： 加强学生对控制理论及控制系统的理解，熟练应用计算机仿
真常用算法和工具，完成控制系统计算机辅助设计的训练。 提高学生对控制系统的综合及设计技能，扩大学生的知识面，
x轴方向：
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动控制课程设计报告班级：自动化08-1班学号：********姓名：***2018.7.17任务一、双容水箱的建模、仿真模拟、控制系统设计一、控制系统设计任务1、通过测量实际装置的尺寸，采集DCS系统的数据建立二阶水箱液位对象模型。
<先建立机理模型，并在某工作点进行线性化，求传递函数）2、根据建立二阶水箱液位对象模型，在计算机自动控制实验箱上利用电阻、电容、放大器的元件模拟二阶水箱液位对象。
3、通过NI USB-6008数据采集卡采集模拟对象的数据，测试被控对象的开环特性，验证模拟对象的正确性。
4、采用纯比例控制，分析闭环控制系统随比例系数变化控制性能指标<超调量，上升时间，调节时间，稳态误差等）的变化。
5、采用PI控制器，利用根轨迹法判断系统的稳定性，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将控制器应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。
6、采用PID控制，分析不同参数下，控制系统的调节效果。
7、通过串联超前滞后环节校正系统，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将校正环节应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标。
(一)建立模型(二)实验模型及改变阶跃后曲线：1．取阶跃曲线按照以下模型建立系统辨识模型：一般取为0.4和0.8计算上行阶跃各参数：T1=171.26 T2=50.50 K=160.47 t1=141 t2=338建立传递函数为：G(s>=计算下行阶跃各参数：T1=84.20 T2=48.67 K=148.08 t1=89 t2=198建立传递函数为：G(s>=2．建立机理模型Q1=k1*u1；Q2=k2*u2*；Q=k3*u3*；k1=10 ；k2=1.9；k3=1.65；阀门开度u1=50； u2=52 ； u3=51 ；水箱面积A1=1050 ；A2=600理论传递函数G(s>=；取辨识传递函数G<s）=根据建立的二阶水箱液位对象模型，在计算机自动控制实验箱上利用电阻、电容、放大器的元件模拟二阶水箱液位对象。
根据传递函数可得：R2/R1=1.5 R2=300k(200k+100k>,R1=200kR2C=7.02 C=23.4ufR5/R4=1 R5=R4=200kR5C=4.06 C=20.3uF(四)通过NI USB-6008数据采集卡采集模拟对象的数据，测试被控对象的开环特性，验证模拟对象的正确性系统的开环特性曲线为<实际曲线理论曲线）：(五)采用纯比例控制，分析闭环控制系统随比例系数变化时控制性能指标改变Kp得到实际与理论曲线：Kp=1 ： KP=2：Kp=3：结论：由上图和系统指标分析可得，Kp越大，系统响应速度越快，上升时间越短，调节时间峰值时间也相应减少，且稳态误差减小，但超调量增大，系统振荡加剧，Kp过大时会对实际的系统造成破坏，所以，系统应选择合适的Kp。
采用PI控制器，利用根轨迹法判断系统的稳定性，使用Matlab中SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将控制器应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标Kp=2Ti=5：Kp=2 Ti=4：Kp=2 Ti=6 :由以上曲线可以看出，用根轨迹设计的设计的性能指标在实际系统中可以达到较好的效果，理论曲线与实际曲线较吻合。
(七)采用PID控制，分析不同参数下，控制系统的调节效果Kp=2 Ti=10 Td=1Kp=2 Ti=10 Td=2Kp=2 Ti=9 Td=2 Kp=3 Ti=9Td=2由上面四个图对比分析可知:(1>Ti，Td一定时，Kp增大，加快系统的响应，系统的超调量增大，调节时间变小，上升时间减小，减小余差；(2> Kp，Ti一定时，Td增大，系统的峰值时间减小，系统的超调量减小，振荡减小，调节时间减小。
(3>Kp，Td一定时，Ti增大，系统的超调量减小，减小振荡，使系统更加稳定，但余差消除的速度随之减慢。
以上各曲线参数列表如下：Kp Ti Td Ts Tpσ%Tr199******** 5.872999990141014.365399999012821.02 3.7240421049.7 4.8250311040 4.9260251032.6 5.12928.513 3.2 6.439211.510 5.4421011412 6.2 6.12102914 1.3 6.5为被控对象设计串联校正环节，使用Matlab中 SISOTOOLS设计控制系统性能指标，并将校正环节应用于实际模拟仿真系统，观测实际系统能否达到设计的性能指标<1）不加校正环节由图可知相角裕度为112deg，截至频率。
单位阶跃响应得上升时间，调节时间，峰值时间，超调量6.37 %，稳态值为0.597。
<2）由于原系统的相角裕度较大，为了使校正效果明显，给原系统加入积分环节1/s，于是其相角裕度为，截至频率,且系统已经发散，故要进行串联校正。
<3）由第一个拐点处读得。
假设调节时间，校正后的相角裕度,则：由可得由图，为了选择校正网络衰减因子，要保证已校正系统的截止频率为所选的，则等式成立，因，则可得到<4）校正前：相应校正后：于是，相角裕度：解得：所以：其中是装置的滞后部分，是校正装置的超前部分。
超前校正主要是利用超前网络的相角超前特性，减小系统的截止频率，而滞后校正则是利用滞后网络的高频幅值衰减特性，加强系统的抗干扰能力。
取合适的超调和调节时间，可取K=0.743，因而可得C(s>校正后的广义传递函数为：G(s>C(s>加入串联校正相角裕度为45.3deg，截止频率为0.0227rad/sec。
加入超前滞后环节后的阶跃响应，上升时间为48.7s，超调量为34%，峰值时间为131s，调节时间为404s，稳态值为1。
电路仿真曲线与理论曲线基本吻合，满足系统的要求。
(九)改变Kp及Ts对系统的影响由上图可以看出，Kp越大，系统响应速度越快，上升时间越短，调节时间峰值时间也相应减少，且稳态误差减小，但超调量增大，系统振荡加剧，Kp过大时会对实际的系统造成破坏。
由上图可以看出，Ts增加使系统调节时间变长，超调量增大，调节精度下降，Ts过大时使系统震动加剧，破坏系统的稳定性。
因此Ts应选取较小的值。
(十)为被控对象设计最小拍无差控制器，并进行实验分析传递函数 G(z>=零极点模型=用matlab作出结构图：仿真波形为：由上图可以看出，系统在Ts=0.2s时达到稳定，达到最小拍无差控制器的控制要求。
任务二、基于状态空间法单级倒立摆的控制系统设计一、单级倒立摆介绍倒立摆系统具有高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合等特性，是控制理论的典型研究对象。
如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等均涉及到倒置问题对倒立摆系统的研究在理论上和方法论上均有着深远意义。
单级倒立摆系统的原理图，如图1所示。
假设已知摆的长度为2l，质量为m，用铰链安装在质量为M的小车上。
小车由一台直流电动机拖动，在水平方向对小车施加控制力u，相对参考系差生的位移s。
若不给小车实施控制力，则倒置摆会向左或向右倾倒，因此，它是个不稳定的系统。
控制的目的是通过控制力u的变化，使小车在水平方向上运动，达到设定的位置，并将倒置摆保持在垂直位置上。
⒈建立单级倒立摆的状态空间数学模型。
取状态变量。
测试系统的开环特性。
图是系统中小车和摆杆的受力分析图。
其中，N和P为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。
已知单级倒立摆的各项数据如下所示：水平方向；垂直方向：根据力矩平衡方程：；因为很小，且<<1,所以=，=1。
设系统状态空间方程为：方程组消去P，N变量，对解代数方程，解得如下：整理得到系统将已知的代入上面所得的状态空间方程，得单级倒立摆的位移s及角度开环特性曲线：Mc=ctrb(a,b>Mc =0 0.4878 0 0.11660.4878 0 0.1166 00 -0.4878 0 -4.8970-0.4878 0 -4.8970 0>> rank(Mc>即能控性rank(Mc>得4，矩阵Mc的秩为4，满秩，所以系统能控。
能观性：能观性判别矩阵用MATLAB实现如下：ans =4>> No=obsv(a,c>No =1 0 0 00 0 1 00 1 0 00 0 0 10 0 -0.239 00 0 10.0390 00 0 0 -0.23900 0 0 10.039>> rank(No>ans =4rank(No>得4，即能观性矩阵的秩为4，满秩，所以系统能观。
稳定性：特征向量和特征根求解如下：[v,x]=eig(a>v =1.0000 -1 -0.0072 0.00720 0 -0.0227 -0.02270 0 0.3009 -0.30090 0 0.9534 0.9534x =0 0 0 00 0 0 00 0 3.1684 00 0 0 -3.1684由特征根X可知：状态矩阵A的特征值为0，0，3.1684,-3.1684。
平衡状态渐近稳定的充要条件是矩阵A的所有特征值均具有负实部。
此系统不满足条件，所以，系统不稳定。
另由开环特性曲线也可知系统不稳定。
通过状态反馈配置改变闭环系统极点。
闭环极点自行决定。
采用极点配置后，闭环系统的响应指标满足如下要求为：●摆杆角度和小车位移的稳定时间小于5秒●位移的上升时间小于2s●角度的超调量小于20度●位移的稳态误差小于2%。
因系统为4阶系统，配置极点可采用主导极点加两个副极点的方式。
调节时间<1）上升时间<2）由<1）得，在欠阻尼响应曲线中阻尼比越小，超调量越大，上升时间越短，一般，此时超调量适度，调节时间较短。
越大，响应时间越快，所以暂取，追求快速性；=2.5。
将其代入(2>进行验算，得Tr=0.8652，满足系统要求。
角度超调量和位移稳态误差暂时不好求取，可通过对极点配置后的系统进行观察来确定是否满足条件。
可得，主导极点：u1=-1+2.3j，u2=-1-2.3j选取副极点为-10+0.01j和-10-0.01j，由此可得，极点矩阵P=[ -10+0.01*j -10-0.01*j -1+2.3*j -1-2.3*j]。
反馈矩阵K=place<A，B，P）=[-131.5780 -68.1528 -452.0558 -113.2532]极点配置系统结构图位移角度曲线由图可知，前面增益选取K=-131，使位移稳定在1，且稳态误差小于2%，上升时间小于2秒，调节时间小于5秒，角度的最大超调量为0.3445rad，转换成角度为19.748小于20度，所以此极点配置满足要求。