郑州大学电气工程2学院自动控制理论课程设计 - 副本

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电气工程学院-课程课堂教学教案参考模板

电气工程学院-课程课堂教学教案参考模板第一章：课程介绍与目标1.1 课程背景介绍电气工程学院的课程背景和重要性。

强调课程在电气工程领域的应用和意义。

1.2 课程目标阐述课程的学习目标，包括知识掌握和技能培养。

说明课程与实际工程案例的联系。

1.3 教学方法介绍教学方法，包括课堂讲解、实验操作、小组讨论等。

强调学生的主动参与和互动交流。

第二章：课程内容与安排2.1 课程内容概述概述课程的主要内容和主题，包括基础知识、案例分析和前沿动态。

强调每个主题的重要性和相关性。

2.2 课程安排提供课程的时间安排，包括讲授课时和实验课时。

强调每个主题的授课顺序和时间分配。

2.3 学习资源提供推荐的学习资源，包括教材、学术论文和网络资源。

强调学生自主学习和拓展阅读的重要性。

第三章：授课方式与评价3.1 授课方式介绍授课方式，包括课堂讲解、案例分析、小组讨论等。

强调学生的参与和互动交流。

3.2 评价方式说明评价方式，包括平时成绩、考试成绩和实验报告等。

强调评价标准的公正性和客观性。

3.3 学习支持提供学习支持，包括辅导课程、实验指导和学术讨论等。

强调学生主动寻求帮助和解决问题的能力。

第四章：实验与实践4.1 实验概述介绍实验的目的和重要性，以及与理论知识的联系。

强调实验操作的安全性和规范性。

4.2 实验内容与安排提供实验的时间安排和具体内容，包括实验步骤和数据处理。

4.3 实验指导提供实验指导，包括实验原理、操作方法和数据分析等。

强调学生在实验过程中的主动观察和问题解决能力。

第五章：案例分析与讨论5.1 案例分析概述介绍案例分析的目的和重要性，以及与理论知识的联系。

强调案例分析的实际应用和问题解决能力。

5.2 案例内容与安排提供案例的时间安排和具体内容，包括案例背景和问题陈述。

5.3 案例讨论与交流介绍案例讨论的方式和安排，包括小组讨论和全班交流。

强调学生之间的合作和共同解决问题的能力。

第六章：课程作业与练习6.1 作业概述介绍作业的目的和重要性，以及与理论知识的联系。

电气自动化专业自动控制课程设计

自动控制系统课程设计课题名称单位负反馈系统的校正设计专业班级学号姓名所在院系完成日期12月01日目录一、设计目的----------------------- 2二、设计任务与要求 ------------------- 32.1设计任务------------------------ 32.2设计要求------------------------ 3三、设计方法步骤及设计校正构图 ---------- 33.1校正前系统分析-------------------- 3 3.2校正方法------------------------ 6 3.3校正装置------------------------ 63.4校正后系统分析-------------------- 7四、课程设计小结与体会 --------------- 10五、参考文献----------------------- 11 一、设计目的1. 掌握控制系统的设计与校正方法、步骤。

2. 掌握对系统相角裕度、稳态误差和穿越频率以及动态特性分析。

3. 掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。

4. 提高分析问题解决问题的能力。

二、设计任务与要求2.1设计任务设单位负反馈系统的开环传递函数为：)12.0)(11.0()(++=s s s ks 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︒≥35'r ； 2) 系统的速度误差系数8=v k ； 2.2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MA TLAB 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、设计方法步骤及设计校正构图3.1校正前系统分析校正前系统的开环传递函数为： )12.0)(11.0()(++=s s s ks G校正要求:︒≥'35r ;8=v k ，由此可知k=8;所以系统的开环传递函数为)12.0)(11.0(8)(++=s s s s G首先利用MATLAB 中的simulink 命令画出校正前结构图:1) 单位阶跃响应分析先求出其闭环传递函数 1003.002.08)(1)(23+++=+=Φs s s s G s G ；在MATLAB 中编写如下程序：num=[8];den[0.02，0.3，1，8]; g=tf(num,den);title(‘单位阶跃响应图’)； step(g); grid 运行后：由上图可以看出，系统在阶跃输入下还是可以稳定输出的，但是开始时振荡比较大，超调量也比较大，系统的动态性能不佳。

郑州大学电气工程过程控制课程设计两点法求解多容过程的传递函数

电气工程学院课程设计报告课程名称：过程控制理论设计题目：两点法求解多容过程的传递函数专业班级：自动化3班学号： 20090220331 姓名：闫东东时间： 2012.06.15——2012.06.20——————以下由指导教师填写——————分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师（签名）：两点法求解多容过程的传递函数采用两点法的具体做法是：第一，由00)0()(x y y K -∞=求过程的静态放大系数0K 。

第二，1T 、2T 可根据阶跃响应曲线上两个点的位置来确定。

1）作一）（t y 稳态值的渐近线）（∞y 。

2）读取曲线上）（）（∞=0.4y t y 对应的时间1t 值。

3）读取曲线上）（）（∞=0.8y t y 对应的时间2t 值。

4）运用如下公式计算1T 、2T ，即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-≈+⋅+≈+)55.074.1()()(16.2121221212121t tT T T T t t T T()()1s 1)(2100++=T s T K s W适用于46.032.021<<t t 的二阶被控过程。

当32.021＝t t 时，过程数学模型可用1)(000+=s T K s W 一阶环节近似，时间常数12.2210t t T +=当46.021＝t t 时，过程数学模型可近似2000)1()(+=s T K s W 的二阶环节，时间常数为 18.2221021⨯+===t t T T To)(t y )(∞y )(8.0∞y )(4.0∞y 1t 2t当46.021>t t 时，过程数学模型则应用高于二阶的环节来近似，即n000)1()(+=s T K s W此时仍可以用上述两个点的位置求其时间常数0T ,即2.16n210t t T +≈式中n 可由21t t 值，利用表2-1查出。

表2-1 多容过程的n 与21t t 的关系n 1 2 3 4 5 6 8 10 12 1421t t 0.320.460.530.580.620.65 0.685 0.71 0.735 0.75用两点法求下图的传递函数由图像可知：1y =∞）（,又因为系统响应曲线为阶跃响应曲线，故1x 0=所以可得：1K 0x y 0==∞）（又由曲线可知：当0.40.4y t y =∞=）（）（时， 1.09s t 1=; 当0.80.8y t y =∞=）（）（时， 3.14s t 2=; t (sec)y0246810120.10.20.30.40.50.60.70.80.91System: sys Time (sec): 1.09Amplitude: 0.4System: sys Time (sec): 3.14Amplitude: 0.8因0.460.34732.021<<＝t t ,故应使用()()1s 1)(2100++=T s T K s W 作为过程数学模型。

自动控制理论课程设计

西安石油大学课程设计学院电子工程学院专业自动化班级自0905题目频域法校正学生李浩学号200905080913指导老师霍爱清二零一一年十二月《自动控制理论Ⅰ》课程设计任务书题目频域法设计学生姓名李浩学号200905080913 专业班级自0905设计内容与要求设计内容：对于一结构如图所示的系统，给定固有部分的传递函数G g(s)和性能指标要求，试设计串联校正装置K(s)。

设)101.0)(11.0(100)(2++=ssssGg1. 若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥30º，ωc≥45 rad/s2. 若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc=5 rad/s3. 若要求开环比例系数K≥100，相角裕量γ≥40º，ωc≥20 rad/s ，分别设计校正装置，并比较它们的作用效果。

设计要求:⑴编程绘制原系统的Bode图，并计算出原系统的幅值裕量及相角裕量；⑵选择校正方式，进行校正装置的设计，得出相应的校正装置的参数；⑶编程绘制校正后系统的Bode图，并计算出校正后系统的幅值裕量及相角裕量；⑷整理设计结果，提交设计报告。

起止时间20 11 年12 月19 日至20 11 年12 月25 日指导教师签名年月日系（教研室）主任签名年月日学生签名年月日目录一课程设计题目............................................. 错误！未定义书签。

二设计思想及内容........................................ 错误！未定义书签。

1 设计思想 (4)2设计内容 (5)三设计步骤...................................................... 错误！未定义书签。

1）系统稳态性能指标计算 (5)2）做原系统的Bode图 (5)3）求校正装置的传递函数 (7)3.1）求超前校正的传递函数73.2）求滞后校正的传递函数83.3）求超前校正的传递函数104）检验校正后系统是否满足校正要求 (11)绘制系统校正后Bode图及读性能指标。

《自动控制理论》课程设计指导书

《自动控制理论》课程设计指导书电子工程学院2007年9月第一章 MATLAB 简介1.1概述MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算。

由于MA TLAB提供了强大的矩阵处理和绘图功能，因此，很多专家在自己擅长的领域，用它编写了许多专门的MATLAB工具包（toolbox），如控制系统工具包（control systems toolbox）、系统辨识工具包（system identification toolbox）、信号处理工具包（signalprocessing toolbox）、最优化工具包（optimization toolbox）等等。

因此，MATLAB 成为一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算机语言”。

也可以说它是“第四代”计算机语言。

在欧美等国家的高等院校中，MA TLAB软件已成为应用代数、自动控制原理、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等课程的基本数学工具，成为学生必须掌握的基本软件之一。

MATLAB以矩阵作为基本的编程单元，它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。

MA TLAB集科学计算、图象处理、声音处理于一身，是一个高度的集成系统，有良好的用户界面和帮助功能。

1.2 MATLAB运行环境（1）MATLAB的启动运行方法当系统安装完成后，在桌面上创建了一个MA TLAB的快捷图标，双击该图标就可以打开MA TLAB的工作界面；也可以通过打开开始菜单的程序，选项选择MA TLAB的程序选项来打开。

（2）MATLAB的操作界面MATLAB的操作界面包括：命令窗口（Command Window）、工作空间窗口（Workspace）、当前路径窗口（Current Directory）、命令历史窗口（Command History）、启动平台（Launch Pad）5个平台。

其中工作空间窗口（Workspace）和启动平台（Launch Pad）共用一个窗口。

控制理论课程设计zhz02

文华学院控制理论课程设计姓名：周瀚章学号：130109021112班级：自动化二班指导教师：朱琳琳张晓丹一、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-=<<>︒（1）画出未校正系统的根轨迹图，分析系统稳定时参数K 的取值范围。

特征方程为s(s+1+)(s+2)+k=0 由特征方程列劳次表3s 1 2 2s 3 ks 2-3k0s k若系统稳定，则劳次表的第一列系数大于0，求得6>k>0Mablat程序如下：（2）k=10;（3）z=[];（4）p=[0,-1,-2];（5）[num,den]=zp2tf(z,p,k);（6）rlocus(num,den)未校正系统的根轨迹图（2）画出校正前系统的bode图，求出校正前系统的相角裕度' ；画出校正前系统的阶跃响应曲线，估算出超调量和调节时间。

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。

电气工程学院课程课堂教学教案参考模板

电气工程学院-课程课堂教学教案参考模板第一章：课程介绍与目标1.1 课程背景介绍电气工程学院的课程背景和重要性。

强调课程在电气工程领域的应用和意义。

1.2 课程目标明确课程的学习目标和预期成果。

阐述学生通过本课程将掌握的知识和技能。

1.3 课程内容概述简要介绍课程的主要内容和教学大纲。

引导学生对课程内容有一个初步的了解。

第二章：教学方法与材料2.1 教学方法介绍课堂教学的主要教学方法，如讲授、讨论、实验等。

说明教师如何引导学生积极参与课堂活动。

2.2 教学材料列出课程所需的教材和参考书籍。

说明如何获取和使用这些教学材料。

第三章：课程评估与考核3.1 评估方法介绍课程评估的方式，如平时作业、测验、考试等。

说明各种评估方法所占的比重和评分标准。

3.2 考核要求明确学生的考核要求和评分标准。

强调考核的重点和注意事项。

第四章：电气工程基本概念4.1 电气工程概述介绍电气工程的基本概念和定义。

强调电气工程在现代社会的重要性。

4.2 电气元件介绍电气工程中常用的元件，如电阻、电容、电感等。

解释这些元件的工作原理和应用。

第五章：电路分析基础5.1 电路元件介绍电路中的基本元件，如电压源、电流源、开关等。

解释这些元件的特性和相互之间的关系。

5.2 电路定律介绍基本的电路定律，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。

演示如何应用这些定律进行分析和解题。

第六章：电路分析方法6.1 节点分析讲解节点分析的概念和方法。

演示如何应用节点分析解决电路问题。

6.2 回路分析介绍回路分析的基本原理。

展示如何使用回路分析法求解电路问题。

第七章：交流电路7.1 交流电基本概念讲解交流电的产生、传输和测量。

介绍交流电的相位、频率和幅值等参数。

7.2 交流电路元件讲解交流电路中特殊元件（如电感、电容）的工作原理。

分析交流电路中电压和电流的关系。

第八章：模拟电子技术8.1 放大器原理介绍放大器的基本原理和分类。

讲解放大器的主要性能指标和参数。

8.2 滤波器设计讲解滤波器的基本原理和分类。

郑州大学自动控制KSD课程设计

为参考电压。
U～
ur (t) 相敏整流 u p 滤波器 u sr
实验测得的相敏整流电路的输入-输出特性如下
相敏整流器与滤波器测量示意图
Ur
U r
Up
U P
系统的相敏整流传递函数
K2(s)
1 4
4 i1
(U p )i (Ur )i
1.354
（3）低通滤波器
低通滤波器的作用是减小相敏整流器输出电压的脉动成分，消除不必要的高频成分。
ans =
1.1379 1.5947 12.1001 11.3330 num=[50];den=[0.00003 0.00683 0.393 1 0];t=[0:0.02:40]';[num,den]=cloop(num,den);y1=step(num,den,t); plot(t,y1),grid on
Magnitude (dB)
Bode Diagram 80
60
40
20
0
-20 -90
-135
-180
-225
-2
-1
0
1
2
10
10
10
10
10
Frequency (rad/sec)
Phase (deg)
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
计算得：Mp%=20% Ts=0.6s
>> [Gm,Pm,Wcg,Wcp] = margin(a1);[Gm,Pm,Wcg,Wcp]
ans =

自动控制理论课程设计(最终版)

专业电气工程及其自动化班级电力122学生XXX学号 XXXXXXXXXX 指导教师杨晓萍2014——2015 年 2 学期一、题目设计及要求题目037已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为)2)(1()(0++=s s ks G ，试对系统进行串联校正设计。

使之满足：①相位裕量γ≥50°；②截止频率c ω保持不变；③稳态误差ss e =0.1.二、实验目的1、课程设计仿真环境MATLAB 软件为控制系统的设计与仿真提供了强有力的工具，使用该软件可提高控制系统的设计和分析水平。

因此本课程设计要求每一位学生掌握MATLAB 软件的使用方法，并将其用于自动控制系统地分析与设计中。

2、设计内容1）熟悉MATLAB 在经典控制系统分析中常用命令，进行控制系统地分析。

2）应用MATLAB 仿真软件进行控制系统辅助设计。

三、校正前分析由于题目没有说明稳态误差是在什么输入下产生的，这里设用单位阶跃输入进行计算。

单位阶跃输入时kk s s s s s s H s G ss sE s s s ss +=+++++=+==→→→22)2)(1()2)(1(lim 1)()(11lim )(lim e 00=0.1k=18此时开环传递函数为)2)(1(18)(0++=s s s G1.绘制闭环单位阶跃响应程序如下 num=18; den=[1,3,20];step(tf(num,den))%阶跃响应运行结果超调量%σ=32.7、上升时间r T =0.307、调节时间s T =2.48、峰值时间p T =1.19， 0型系统的稳态误差ss e =)(lim 0s s sE →=18)2)(1()2)(1(lims +++++→s s s s =0.1Time (seconds)00.51 1.52 2.53 3.54 4.5程序如下 num=18; den=[1,3,2];rlocus(num,den)%求根轨迹运行结果-2.5-2-1.5-1-0.500.5-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)程序如下 num=18; den=[1,3,2];nyquist(tf(num,den)) 运行结果由奈氏图知道N=0，系统稳定Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s-20246810-6-4-22464.绘制开环伯德图程序如下 num=[18]; den=[1,3,2]; G=tf(num,den); margin(G)[kg,pm,wg,wc]=margin(G) 运行结果kg=Inf pm=41.1085 wg=Infwc=3.9449即幅值裕量=kg=Inf>1，相位裕量为γ=41.1085°>0，原系统稳定。

《自动控制理论教学课件》自动控制理论二(上篇)

闭环控制系统
系统的输出通过反馈回路返回到输入端，形成一个闭环。闭环控制系统具有较高的控制精度和稳定性，能够自动调节系统的误差。
反馈回路
将系统的输出信号返回到输入端，形成闭环控制。
执行器
接收控制信号，驱动被控对象进行相应的动作。
控制器
根据输入信号和系统设定值，通过运算和处理产生控制信号。
输入部分
接收外部信号或指令，并将其转换为系统可识别的信号。
方框图与梅森公式的应用
方框图与梅森公式
状态方程与输出方程
状态方程描述了系统内部状态变量随时间的变化规律，输出方程则描述了系统输出量与状态变量和输入量之间的关系。
状态空间描述的应用
状态空间描述在控制系统分析和设计中具有广泛的应用，如系统稳定性分析、最优控制等。
状态空间描述定义
状态空间描述是另一种描述控制系统动态特性的数学模型，它通过引入状态变量来描述系统内部状态的变化规律。
自动控制发展历程
总结词
自动控制广泛应用于工业、航空航天、交通运输、农业等各个领域。
详细描述
在工业领域，自动控制系统被用于实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。在航空航天领域，自动控制系统用于控制飞行器的姿态、轨迹和高度等，保证飞行的安全和稳定性。在交通运输领域，自动控制系统用于实现交通工具的自动驾驶和智能调度，提高运输效率和安全性。在农业领域，自动控制系统用于实现农业机械的自动化作业和精准农业管理，提高农业生产效率和降低成本。

课程目标
01
02
03
学会分析和设计线性时不变控制系统的方法
了解现代控制系统的应用和发展趋势
掌握现代控制系统的基本概念和原理
02
03
04

郑州大学自动控制理论课程设计指导书

只要满足 R2 R5 R6 > R4 ，计算结果是比较准确的。
5、同相器和反相器
为了实现系统可靠的正向和反相跟踪，该系统采用 7a、b 所示的同相器和反相器线路。
同相器和反相器的工作原理与电压放大器的工作原理并无太大差别，只是它们的放大倍数为 1，在它们的反馈回路中接入了单向导电的二极管，使得它们只能单方向跟踪。
因同相器 TX 的正向输入端与反相器 PX 的反相输入端相接在一起，所以当 PID 串联校正电路（或电压放大器）输出为正电压时，则同相器输入为正电压，其输出为正电压使正组触发器工作，反相器输入仍为正电压，输出却为负电压，封锁反组触发器，反之，PID 串联
2
校正输出为负电压时，则反组触发器工作，正组触发器被封锁。器特性如图 8 所示。 5、晶体管触发电路
二、KSD—1 型随动系统性能指标（校正后）
（1）输入轴最大变化速度 50 度/秒，最大角加速度 50 度/秒 2 。
3
图 1 KSD-1 型随动系统实验装置面板布局图
4
(a) a)自整角发送机与接收机的选择图
(b) b）自整角机对的输出特性
图 3 相敏整流放大及低通滤波器
5（a）（b）（c）图 4 相敏整流放大器波形图
a）相敏整流放大器输入电压U2 = 0 b）相敏整流放大器输入电压U2 > 0 c)相敏整流放大器输入电压U2 < 0
三、主要单元的作用及工作原理
1、自整角机
两个自整角机按图 2 所示连接，工作在变压器状态，检测系统输入轴转角θ r 与输出角 θo 之偏差 θ 。自整角发送机 KF（D1-404）的转子与输入轴连接，自整角接收机 KJ（SS-405）的转子与系统输出轴连接。自整角接收机输出电压U1 与偏差角 θ 的关系为

《自动控制理论》课程设计报告.

课程设计报告( 2015 -- 2016 年度第一学期 )名称：《自动控制理论》课程设计题目：基于自动控制理论的性能分析与校正院系：控制与计算机工程学院自动化系班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数： 1周成绩：日期： 2016 年 1 月 7 日一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制理论A 》的课程设计，是课堂的深化。

设置《自动控制理论A 》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。

作为自动化专业的学生很有必要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.能用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能。

二、设计正文1．控制系统模型1．1Laplace 逆变换和模型变换已知闭环系统的传递函数为611s 26s 3s 5s 22s G(s)+++++=，要求：（1）计算G(s)的拉式逆变换g(t)；（2）写出G(s)的零、极点形式G1(s)。

解题过程： num=[2 1 5]; den=[1 6 11 6]; G=tf(num,den);g=ilaplace(poly2sym(num,'s')/poly2sym(den,'s')); [z,p,k]=tf2zp(num,den); G1=zpk(z,p,k); >> g g =3*exp(-t) - 11*exp(-2*t) + 10*exp(-3*t) >> G1 G1 =2 (s^2 + 0.5s + 2.5) -------------------- (s+3) (s+2) (s+1)Continuous-time zero/pole/gain model. 结果：（1）t 3t 2te 10e 11e 3t g ---+-=）（；（2）)1s )(2s )(3s ()5.2s 5.0s (2)s (1G 2+++++=。

电气学院自动控制原理课程设计报告标准模板 2

电子与电气工程学院课程设计报告课程名称自动控制原理设计题目专业名称自动化班级 131 学号2013210869学生姓名张志强指导教师汪先兵2015年12月9日电气学院自动控制原理课程设计任务书设计名称：学生姓名：指导教师：起止时间：自 2015 年 12 月 9 日起至 2015 年 12 月 22 日止一、课程设计目的1、通过课程设计进一步掌握自动控制原理课程的有关知识，加深对所学内容的理解，提高解决实际问题的能力。

2、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。

3、理解相角裕度，稳态误差，剪切频率等参数的含义。

4、学习MATLAB 在自动控制中的应用，会利用MATLAB 提供的函数求出所需要得到的实验结果。

5、从总体上把握对系统进行校正的思路，能够将理论运用于实际。

二、课程设计任务和基本要求设计任务：单位负反馈随动系统的开环传递函数为)10)(5(500)(0++=s s s s G1、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，使系统达到下列指标（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、给出校正装置的传递函数。

基本要求：1. 能用MATLAB解复杂的自动控制理论题目。

2. 能用MATLAB设计控制系统以满足具体的性能指标，绘制系统校正前与校正后的Bode图，计算系统的幅值裕量，相位裕量，幅值穿越频率和相位穿越频率。

判断系统的稳定性，并说明理由。

3.利用MATLAB作出系统校正前与校正后的单位脉冲响应曲线，单位阶跃响应曲线，单位斜坡响应曲线，分析这三种曲线的关系。

郑州大学电气工程学院自动控制理论课程设计

电气工程学院课程设计报告课程名称：自动控制理论设计题目：KSD—1型晶闸管直流随动系统分析与校正专业：自动化班级：学号：学生姓名：时间：——————以下由指导教师填写——————分项成绩：出勤成品答辩及考核总成绩：总分成绩指导教师（签名）：前言KSD-1型晶闸管直流随动系统是按输入角度与反馈角度之间的偏差原理进行的。

它采用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件，晶闸管作为功率放大元件和直流伺服电动机作为执行元件，属小功率随动系统，为了提高系统的稳定性和动态品质，在系统中加入PID串联或并联校正装置。

该装置性能指标为:(1)静态位置误差e0≦0.5o(2)系统速度误差esr≦1o(最大速度为50o/s)(3)超调量Mp≦30%(4)振荡次数N≦2(5)过度过程时间tp≦0.7s一、KSD-1工作原理KSD-1型晶闸管直流随动系统是按输入角度与反馈角度之间的偏差原理进行的。

它采用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件，晶闸管作为功率放大元件和直流伺服电动机作为执行元件，属小功率随动系统，为了提高系统的稳定性和动态品质指标，采用了直流测速发点机反馈作为并联校正。

用电压放大器作为有源串联校正器。

本系统是采用电枢控制直流伺服电动机的随动系统，系统图采用变压式自整角机对，用来测量两个机械轴的转角差，当系统静止时，两个自整角机转子相对于三相绕组的夹角之差为零。

两个自整角机处于平衡状态，没有电压输出。

假设系统有一输入角θ，这时，自整角机输出误差电压U c，通过输出变压器加到相敏整流器上，相敏整流器输出通过低通滤波器，取出近似正比于误差角的直流有效讯号，加到线性组件K o的反相输入端，经过电压放大后，加到同相器TX和反相器PX的同相和反相输入端作为SCR控制脚的控制信号，经触发陷入CP1或CP2产生触发脉冲，去触发可控硅，由可控硅功率放大器输出控制伺服电动机转动，经减速器i同时带动自整角机Sc的转子转动，直至Sc跟上Sr的转角后，系统重新处于平衡，为了使系统正常工作，必须加入串联校正装置或者并联校正装置。

自动控制理论电子教案第2章PPT课件

8
拉氏变换与拉氏反变换
9
一、拉氏变换￡￡-1 1、定义
L [f(t) ] f(t)esd t tF(s) 0
sj为复频率 2、拉氏变换定理（1）线性性质设 F1(s)L[f1(t)]、F2(s)L[f2(t)]，a、b为常数，则
￡
L a 1 ( t ) b 2 f ( t ) a f f 1 ( t ) L b f 2 ( t ) L a 1 ( s ) b F 2 ( s )F
mdd 2x2 (tt)fdd(tx)tK(tx )F(t)
5
综合出列写系统微分方程的步骤如下：
1）根据组成系统各元部件的工作原理及其在控制系统
中的作用，确定系统输入量和输出量；
2）分析各元部件工作所遵循的物理定律，列写相应的
微分方程；
3）消去中间变量，得出输出量与输标准形式：
叠加性：当 f1(t) 、 f2 (t) 同时作用时，c(t)c1(t)c2(t) 均匀性：当 f(t)Af1(t)时，c(t)Ac1(t) 线性系统的叠加原理表明：两个外作用同时加于系统所产生的总输出，为各个外作用单独作用时分别产生的输出之和。
7
4、线性定常微分方程的求解
（1）经典法：高等数学
f(0)tl 0 im f(t)ls i sm (F s)
（5）终值定理若函数 f (t) 及其一阶导数都是可拉氏变换的，则
lim f(t)lim sF (s)
t
s 0
（6）位移定理
消去中间变量 i(t) ，便得到描述网络输入输出关系的微分方程为
Ld C 2 d uo 2 (tt)Rd C d o(u t)tuo(t)ui(t)
4
例2：弹簧-质量-阻尼器机械移位系统

自控课程设计报告模板

电子与电气工程学院课程设计报告课程名称自动控制原理设计题目所学专业名称自动化班级自动112学号学生姓名指导教师年月日电气学院自动控制原理课程设计任务书设计名称：学生姓名：指导教师：起止时间：自2014 年12 月18 日起至2014 年12 月25 日止一、课程设计目的通过课程设计，加深对理论知识的理解，掌握运用MATLAB软件进行控制系统仿真分析与校正、综合的技能。

二、课程设计任务和基本要求设计任务：1.2.3.…………基本要求：1. 按照设计任务，查阅相关文献资料，拟定设计思路；2. 列出详细分析、设计过程；3. 用MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）4. 对设计结果加以分析，给出结论；5. 按要求撰写3000字左右的设计报告。

机电学院自动控制原理课程设计指导老师评价表目录（目录应包括论文中全部章节的标题及页码，含摘要与关键词、正文章、节题目、参考文献、附录等。

目录题头用四号黑体字居中排写，隔行书写目录内容。

目录中各章节题序及标题用五号宋体。

）摘要与关键词 (1)1 标题（正文第1章标题，小三号黑体，上下间距为：段前0.5行，段后0.5行） (1)1.1 ××××××（正文2级标题，四号黑体） (1)1.1.1 ××××（正文3级标题，小四号黑体） (1)1.1.2 ××××（正文3级标题，小四号黑体） (1)1.2 ××××××（正文2级标题，四号黑体） (1)2 标题×××××（正文第2章标题，要求同上） (1)2.1 ××××××（正文2级标题，四号黑体） (2)2.1.1 ××××（正文3级标题，小四号黑体） (2)2.2 ××××××（正文2级标题，四号黑体） (2)3 标题××××（正文第2章标题，要求同上） (2)3.1 ××××××（正文2级标题，四号黑体） (2)3.1.1 ××××（正文3级标题，小四号黑体） (2)4 总结（正文第2章标题，要求同上） (2)参考文献（四号黑体居左） (2)附录（另起一页，四号黑体） 0（分页）摘要与关键词摘要：中文摘要与关键词单独成页置于目录后。

郑大电气工程及其自动化专业概论

郑大电气工程及其自动化专业概论
本课程是介绍郑州大学电气工程及其自动化专业的概论课程。

本课程内容主要包括以下几个方面：一、电气工程及其自动化专业的学科概况和发展历程；二、电气工程及其自动化专业的学科基础知识，包括电路理论、电磁场理论、信号与系统等；三、电气工程及其自动化专业的核心课程，包括电机与传动、控制理论、自动化仪表等；四、电气工程及其自动化专业的应用领域，包括能源、交通、通信、制造等领域。

通过本课程的学习，学生可以了解电气工程及其自动化专业的基本概念、学科内容和应用领域，为学生的专业学习和未来的工作奠定基础。

- 1 -。

郑州大学电气工程过程控制2过程建模

• 控制通道：控制作用与被控变量之间的信号联系通道。
• 扰动通道：扰动作用与被控变量之间的信号联系通道。
被控过程分类：
1、多输入－单输出模型 2、多输入－多输出耦合模型 3、线性模型与非线性模型 4、集中参数与分布参数模型 5、时不变与时变模型
讨论的重点：单输入－单输出、线性定常、集中参数模型
一个是在t = 0时加入的正阶跃信号x1（t）
另一个是在 t =a 时加入的负阶跃信号x2（t） x（t）= x1（t）+ x2（t）其中， x2（t）= - x1（t -a）
或者：xp（t）= xs（t）+ xs（t-a）
x1
x2
x
x0
＋
x0
a
t
t
t
a
x0
x
对应的响应也为两个
阶跃响应之和：
O
x
W (s) = 1 Tas(Ts +1)
Ta——双容水箱积分过程时间常数，Ta=A2 T——第一只水箱的时间常数；
输入-输出特性：
x
0
t
h
0 Ta
t
3.3滞后过程
x
Ke s
G(s) = Ts
0
t
y
G(s) =
Ke s
T1s(T2 s + 1)
0τ
t
由对象的阶跃响应曲线基 y
本可以辨识对象的特性模型结
3.无自平衡能力对象的动态特性
过程在扰动（输入）作用下，平衡状态被破坏，依靠自身的能力不能使被控量逐渐达到新的平衡。该过程无自衡能力，称非自衡过程。
• 3.1单容过程
阀门1
Q1
△h
h
Q2