自动控制课程设计报告终结版

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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。

自动控制实验报告(全)

自动控制原理实验报告册院系：班级：学号：姓名：目录实验五采样系统研究 (3)实验六状态反馈与状态观测器 (9)实验七非线性环节对系统动态过程的响应 (14)实验五采样系统研究一、实验目的1. 了解信号的采样与恢复的原理及其过程，并验证香农定理。

2. 掌握采样系统的瞬态响应与极点分布的对应关系。

3. 掌握最少拍采样系统的设计步骤。

二、实验原理1. 采样：把连续信号转换成离散信号的过程叫采样。

2. 香农定理：如果选择的采样角频率s ω，满足max 2ωω≥s 条件（max ω为连续信号频谱的上限频率），那么经采样所获得的脉冲序列可以通过理想的低通滤波器无失真地恢复原连续信号。

3. 信号的复现：零阶保持器是将采样信号转换成连续信号的元件，是一个低通滤波器。

其传递函数：se Ts--14. 采样系统的极点分布对瞬态响应的影响：Z 平面内的极点分布在单位圆的不同位置，其对应的瞬态分量是不同的。

5. 最小拍无差系统：通常称一个采样周期为一拍，系统过渡过程结束的快慢常采用采样周期来表示，若系统能在最少的采样周期内达到对输入的完全跟踪，则称为最少拍误差系统。

对最小拍系统时间响应的要求是：对于某种典型输入，在各采样时刻上无稳态误差；瞬态响应最快，即过渡过程尽量早结束，其调整时间为有限个采样周期。

从上面的准则出发，确定一个数字控制器，使其满足最小拍无差系统。

三、实验内容1. 通过改变采频率s s s T 5.0,2.0,01.0=，观察在阶跃信号作用下的过渡过程。

被控对象模拟电路及系统结构分别如下图所示：图中，1)(/)()(==z E z U z D ，系统被控对象脉冲传递函数为：T T Ts e z e s s e Z z U z Y z G -----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-==)1(4141)()()( 系统开环脉冲传递函数为：T T w e z e Z G z D z G ----===)1(4)()()(系统闭环脉冲传递函数为：)(1)()(z G z G z w w +=Φ在Z 平面内讨论，当采样周期T 变化时对系统稳定性的影响。

自动控制课程设计报告

自动控制课程设计报告随着自动化技术的飞速发展，自动控制技术正逐步得到广泛应用。

尤其是当代，自动控制技术迅猛发展、日新月异，深刻地影响了人类生活和人类命运的各个方面。

半导体微电子学、光学和光电子学、计算机和通信网络等信息采集，下面是XX整理的相关内容，希望对你有帮助。

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。

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...................................................................................... - 7 -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........................................................................................... - 9 -1、过电流保护........................................................................................... - 9 -2、过电压保护........................................................................................... - 9 -3、缓冲电路............................................................................................... - 9 -4、检测环节 ...................................................................................................... - 10 -1、转速检测............................................................................................. - 10 -2、电流检测 ............................................................................................... - 10 -3、电压检测............................................................................................. - 10 -5、控制电路的设计......................................................................................... - 11 -1、AVR电压内环的设计 ..................................................................... - 11 -2、ACR电流环的设计.......................................................................... - 12 -3、ASR转速环的设计........................................................................... - 13 -4、AVR、ACR和ASR的限幅设计 .................................................. - 14 -5、AR反相器的设计............................................................................. - 14 -三、设计小结...................................................................................................................... - 15 -四、参考文献...................................................................................................................... - 15 -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。

自动控制课程设计总结

自动控制课程设计总结自动控制课程设计总结摘要:本文总结了我参与的自动控制课程设计的经历和感受。

在课程设计中,我们学习了自动控制的基本概念、理论和方法,并在实践中应用这些知识进行了一些实际项目的设计和实现。

在这个过程中,我们遇到了一些挑战,如如何选择合适的控制器、如何优化控制效果等,但我们也从中学到了很多,如如何根据实际情况选择合适的控制策略、如何在实践中不断提高自己的技能等。

本文还总结了我们在课程设计中的一些经验和教训,包括如何设计合理的课程内容和教学方法、如何评估学生的学习效果等。

最后,本文还提出了一些自动控制课程设计的展望和建议,以帮助其他教师和学生更好地进行课程设计和实现。

关键词:自动控制;课程设计;实践项目;经验总结;教训与建议正文:一、自动控制的基本概念和理论自动控制是一类重要的学科,主要研究如何通过控制器来实现系统的自动控制。

自动控制的基本概念包括系统模型、控制器设计、控制策略等。

其中,系统模型是指描述系统性质的数学模型,控制器设计是指根据系统模型设计出适合的控制器,控制策略是指控制器根据系统的状态和输入输出信号,采取的控制措施。

自动控制的基本理论包括控制原理、控制律、PID控制等。

其中,控制原理是指控制器输出信号与预期输出信号之间的误差关系,控制律是指控制器的输出信号与预期输出信号之间的数学表达式,PID控制是指根据系统的特性和目标,采用比例、积分和微分等控制方法来实现控制系统的稳定性和精度要求。

二、自动控制课程设计的经历和感受在进行自动控制课程设计时,我们主要从以下几个方面入手:1. 确定课程目标和教学内容根据学生的实际情况和课程的要求,确定课程的教学目标和教学内容。

我们主要学习了自动控制的基本概念、理论和方法,包括控制系统的建模、控制器的设计、控制策略的实现等。

2. 设计课程教学方法设计合适的教学方法可以有效提高学生的学习效果。

我们采用了讲座、案例分析、实践项目等方式进行教学,其中案例分析和实践项目是课程设计的重点。

自动控制原理课程设计报告

一、自动控制的相关概念1含义所谓自动控制，是指在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（统称被控对象）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。

2控制系统类型（1）开环控制系统只有输入量的前向控制作用，输出量并不反馈回来影响输入量的控制作用，因而，我们将它称为开环控制系统（Open-Loop Control System）。

开环控制系统可用下图表示。

开环系统的优点——结构简单，系统稳定性好，调试方便，成本低。

因此，在输入量和输出量之间的关系固定，且内部参数或外部负载等扰动因素不大，或这些扰动因素可以预测并进行补偿的前提下，应尽量采用开环控制系统。

开环控制的缺点——当控制过程中受到来自系统外部的各种扰动因素，如负载变化、电源电压波动等，以及来自系统内部的扰动因素，如元件参数变化等，都将会直接影响到输出量，而控制系统不能自动进行补偿。

因此，开环系统对元器件的精度要求较高。

（2）闭环控制系统闭环控制系统（Close-Loop Control System）又称反馈控制系统（Feedback Control System），是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）进行比较（相减），并利用比较后的偏差信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，逐步减小以至消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。

闭环控制的优点——抑制扰动能力强，与开环控制相比，对参数变化不敏感，并能获得满意的动态特性和控制精度。

闭环控制的缺点——但是引入反馈增加了系统的复杂性，如果闭环系统参数的选取不适当，系统可能会产生振荡，甚至系统失稳而无法正常工作，这是自动控制理论和系统设计必须解决的重要问题。

3自动控制系统的组成·被控对象（或过程）——又称控制对象或受控对象，指需要对它的某个特定的量进行控制的设备或过程。

《自动控制课程设计》总结报告模板

自动控制课程设计总结报告《双容水箱系统的建模、仿真与控制》分组号码：第II - 12小组学生姓名：张磊 12051412常先宇 12051125班级：自动化12-4班2015年 7月25日摘要自动控制课程设计是自动化专业基础课程《自动控制原理》和《现代控制理论》的配套实践环节，对于深入理解经典控制理论和现代控制理论中的概念、原理和方法具有重要意义。

本次课程设计以过程控制实验室双容水箱系统作为研究对象，开展了机理建模、实验建模、系统模拟、控制系统分析与综合、控制系统仿真等多方面的工作。

课程设计过程中，首先对二阶水箱进行了机理建模、实验建模以及搭建模拟电路对二阶水箱进行模拟，然后进行了经典控制部分和现代控制部分的工作，主要从系统模型辨识、采集卡采集、PID算法的控制、串联校正进行性能指标的优化、滞后控制、系统模型的串并联实现、能控能观标准型实现、状态反馈设计、状态观测器设计、降维观测器设计等方面进行了深入的研究。

最后，选做倒立摆的内容，并对做过的内容进行了深刻的总结分析。

关键词：自动控制；课程设计；PID控制；根轨迹；极点配置目录第1章引言 (1)1.1 课程设计的意义与目的 (1)1.2 课程设计的主要内容 (1)1.2.1经典控制部分 (1)1.2.2现代控制部分 (3)1.3 课程设计的团队分工说明 (3)第2章双容水箱系统的建模与模拟 (4)2.1 二阶水箱介绍 (4)2.2 控制系统设计过程 (4)2.2.1 建立机理模型 (4)2.2.2 实验模型建立 (8)2.2.3 物理模拟模型 (10)第3章双容水箱控制系统的构建与测试 (12)3.1 控制系统基本结构 (12)3.2 NIUSB6008数据采集卡 (12)3.3 OPC通讯技术 (12)3.4 双容水箱控制系统的测试 (13)第4章双容水箱的控制与仿真分析——经典控制部分 (15)4.1采用纯比例控制 (15)4.2采用比例积分控制 (19)4.3采用PID控制 (23)4.4串联校正环节 (26)4.5采样周期影响及滞后系统控制性能分析 (30)5章双容水箱的控制与仿真分析——现代控制部分 (32)5.1状态空间模型建立 (32)5.2状态空间模型分析 (33)5.3状态反馈控制器设计 (35)5.4状态观测器设计 (37)5.5基于状态观测的反馈控制器设计 (41)第6章总结 (43)6.1 课程设计过程的任务总结与经验收获 (43)6.2 课程设计中的不足和问题分析 (43)6.3 对课程设计的建议 (43)参考文献 (44)附录 (45)附录A名词术语及缩略词 (45)第1章引言1.1 课程设计的意义与目的自动控制课程设计是自动化专业基础课程《自动控制原理》和《现代控制理论》的配套实践环节，对于深入理解经典控制理论和现代控制理论中的概念、原理和方法具有重要意义。

自动控制原理课程设计报告

1、设计内容开环传递函数：()(0.011)(1)KG s s s s =++,对传递函数进行分析，包括时域、频域、根轨迹分析。

要求校正后系统的性能指标为： 45γ>°，05.0<ss e2、设计要求分析函数，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正；），详细设计（包括的图形有:校正前系统的Bode 图，校正后系统的Bode 图；)，用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果；）,校正前后系统的单位阶跃响应图。

3、校正前系统分析3.1时域指标的计算与MATLAB 分析3.1.1由05.0<ss e 得出，系统型别v=1，K=20。

3.1.2将开环传递函数求出闭环传递函数：系统为为单位负反馈系统，得出：自然振荡频率 ωn =4.47 rad/s ，阻尼角β=4.17º，阻尼比 ξ=0.11，衰减系数 б=0.49，振荡频率 ωd =4.423.1.3时域性能指标：由公式得超调量 σ%=49%，峰值时间 t p=π/ωd =0.70S调节时间t s=9.81S（Δ=0.02）上升时间t r=π-β/ ωd=0.25S3.1.4MATLAB分析：输入为单位阶跃响应， MATLAB程序参看附录；MATLAB图如下：图3-1 单位阶跃响应及其动态性能指标3.1.5动态性能指标：超调量：σ%=75% ，调节时间：t s=9.34S （Δ=0.02）上升时间：t r=0.251S (取由稳态值的10%到90%)，峰值时间：t p=0.703s3.1.6MATLAB分析得出：通常由上升时间或峰值时间来评价系统的响应速度；用超调量来评价系统的阻尼程度；而调节时间是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性能指标。

系统的单位阶跃响应曲线为衰减振荡曲线，最后趋于稳定。

2图3-1 单位阶跃响应及其动态性能指标图3-2 稳态值的10%到90%3.2根轨迹稳定分析3.2.1根轨迹分析：由开环传递函数得出有三个极点，分别为：s=-100,-1,0 极点数N=3，零点数M=0S=-100为非主导极点（舍去），s=-1和s=0为主导极点，无零点。

自动控制原理课程设计报告

自动控制原理课程设计报告自动控制是工程学的重要组成部分，它是一种数学模型，可以控制复杂的过程和系统，从而使其稳定运行，并获得最佳的性能。

自动控制的原理在许多工程领域中都有广泛的应用，如化工、航空航天、机械、电力等。

本文将介绍如何利用自动控制原理来设计一个系统，以优化系统性能。

首先要设计一个控制系统，可以实现对系统的自动控制。

控制系统的第一步是定义系统模型。

一般来说，系统模型有两种：非线性模型和线性模型，其中线性模型更为简单，也是设计自动控制系统的常用模型。

接下来，需要确定控制系统的类型。

一般来说，自动控制系统可以分为闭环控制系统和开环控制系统，其中闭环控制系统具有更高的精度和更好的稳定性，它通过检测控制量的反馈信号与设定值进行比较，以实现对系统的控制。

此外，还需要为控制系统设计一个优化的控制器，用于控制系统的运行状态。

一般来说，有两种主要的控制器：PID控制器和经验模型控制器。

PID控制器是最常用的控制器，它可以控制系统的振荡和滞后，并且可以根据不同情况自动调整参数。

另一种控制器是经验模型控制器，它主要用于复杂的非线性系统，可以有效的抑制噪声，并对系统的响应时间进行调节。

完成了以上步骤后，就可以搭建出一个自动控制系统，以达到优化系统性能的目的。

实际的设计过程要根据实际的应用场景进行相应的调整，实现最佳的系统性能。

例如，在机器人控制系统中，需要使用传感器和控制器来实现对机器人运动的控制，以达到最佳性能。

综上所述，自动控制原理在设计控制系统时十分重要，可以有效的解决复杂的控制问题，并有助于优化系统性能。

本文只是简要介绍了自动控制系统的基本原理，实际的设计和实现过程要根据具体的应用环境而定，还需要从不同的方面进行充分的研究。

有自动控制的课程设计

有自动控制的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制的基本概念，掌握其工作原理和应用领域。

2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，并能运用相关公式进行计算分析。

3. 帮助学生了解自动控制系统的设计方法和步骤，培养其系统思维。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计简单的自动控制系统的能力。

2. 提高学生运用数学软件进行自动控制系统仿真的技能。

3. 培养学生团队协作能力和问题解决能力，能够针对实际问题进行讨论和分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的好奇心和探索精神，激发其学习兴趣。

2. 引导学生关注自动控制技术在现实生活中的应用，认识到科技改变生活的意义。

3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程伦理观念。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论联系实际，以培养学生实际操作能力和创新能力为核心。

通过本课程的学习，使学生能够掌握自动控制基本理论，具备一定的控制系统设计和分析能力，为将来从事相关工作打下坚实基础。

同时，注重培养学生的情感态度价值观，使其在学习过程中形成积极向上的人生态度和社会责任感。

本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制基本概念：控制系统定义、分类及性能指标，自动控制系统的基本组成部分。

2. 数学模型：控制系统的微分方程、传递函数、状态空间模型及其相互转换。

3. 控制系统分析：稳定性分析、稳态误差分析、动态性能分析等。

4. 控制系统设计：PID控制、根轨迹法、频率响应法、状态空间设计法等。

5. 自动控制应用案例：介绍自动控制在工业、农业、交通等领域的实际应用。

教学大纲安排如下：1. 自动控制基本概念（1课时）2. 数学模型（2课时）3. 控制系统分析（3课时）4. 控制系统设计（4课时）5. 自动控制应用案例（2课时）教学内容与教材章节关联如下：1. 自动控制基本概念：第1章2. 数学模型：第2章3. 控制系统分析：第3章4. 控制系统设计：第4章5. 自动控制应用案例：第5章在教学过程中，将按照教学大纲和教材内容，结合课程目标，循序渐进地展开教学，确保学生掌握自动控制相关知识，提高其理论联系实际的能力。

自动控制原理课程设计报告书

磁盘驱动读取系统概述：磁盘驱动读取装置的目标是要将磁头准确定位，以便正确读取磁盘磁道上的信息，由于磁盘旋转速度在1800转/分和7200转/分之间，磁头在磁盘上方不到10nm的地方运动，所以位置精度指标要求非常高。

此系统轨道的位置是通过读取预先录制在上的信息（格式化完成）进行检测的，因此反馈通道的传递函数取为：H(s)=1。

此外我们近似磁头与手臂之间的簧片是完全刚性的，所以影响磁头定位的主要扰动因素是外界的冲击、震动和系统内部参数发生改变等因素，我们要改进控制系统，以减小扰动因素的影响。

在这次设计中我们将用到比例控制，超前校正控制，滞后—超前校正控制等方法。

一、利用实验数据建立对象数学模型（考虑读写头与悬臂刚性连接）实验原理图：相关数据：飞升曲线标幺曲线根据程序：t=t(15:30);y1=y(15:30);y2=y1/0.092008;y3=1-y2;y4=log(y3);plot(t,y4)gridp=polyfit(t,y4,1)并得到：p =-829.6900 1.5860所以：K=-829.69,b=1.586 得到斜率坐标曲线如下图：斜率坐标图计算如下：所以对象传递函数:G(s)=0.92008/(1.156×10-6S3+2.16×10-3S2+S)二、采用比例控制，系统的性能指标要求：超调量%<5%，调整时间t s <200ms ，单位扰动的最大响应小于5‰1、控制系统方块图：R(S) C(S2、根据根轨迹程序：a=[0.92008];b=[1.156e-006 0.00216 1 0]; sys=tf(a,b); rlocus(sys); gridrlocfind(sys)>> Select a point in the graphics window selected_point =-7.4426e+002 -8.3668e+000ians =26.5803得到如图根轨迹：Ka 0.92008/(0.00121S+1)1/(0.000958S+1)1/s 1根轨迹图在保证系统稳定的前提下，折中选出比例增益，系统稳定要求闭环系统的极点位于S平面的右半面，通过根轨迹图可知当%=4.88%时，系统Ka=2473、系统的稳定裕度编程：ka=247;sys1=tf([0.92008*ka],[ 0.00121 1])sys2=tf([1],[0.000958 1 0])sys3=series(sys1,sys2);bode(sys3)gridmargin(sys3)[h r wg wc]=margin(sys3)运行结果：Transfer function:227.3-------------0.00121 s + 1Transfer function:1----------------0.000958 s^2 + sh =8.2297 （幅值欲量h）r =63.7349 （相角欲量r）wg =928.8050 （交接频率w g）wc =215.3773 （截止频率w c）BODE图4、单位阶跃给定作用下的响应曲线编程：ka=247;t=0:0.0001:10;sys1=tf([0.92008*ka],[ 0.00121 1])sys2=tf([1],[0.000958 1 0])sys3=series(sys1,sys2);sys4=feedback(sys3,[1])[y,t]=step(sys4,t);plot(t,y)grid得到曲线如图：5、单位扰动作用下的响应曲线编程：ka=247;t=0:0.001:2;sys1=tf( 1,[0.000958 1 0])sys2=tf(0.92008*ka,[0.00121 1])sys3=feedback(sys1,sys2)[y,t]=step(sys3,t);plot(t,y)grid得到曲线如图：5、小结通过多次改变Ka的可得到以下表中的多组数据：Ka 225 235 247 255 265超调量 3.14% 3.95% 4.88% 5.57% 6.4%调节时间（s）0.014 0.013 0.012 0.012 0.0130.0049 0.0048 0.0046 0.0045 0.0044对单位阶跃扰动的响应的最大值由此折中选择Ka=247为合适的。

自动控制技术课程设计报告

课程设计报告课程编号j1630102课程名称自动控制原理课程设计学生姓名所在班级自动化1132联系电话实施地点钟海楼04007起止时间2015.6.15--2015.6.19指导教师职称副教授一、课程设计的意义1．学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法。

2．分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响。

3．掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法。

二、课程设计的内容已知典型三阶系统的结构方框图如图1所示：其开环传递函数为)1)(1()(21021++=S T S T S T K K S G ，本实验在此开环传递函数基础上做如下实验内容：1．典型三阶系统电路模拟研究； 2．典型三阶系统数字仿真研究；3．分析比较电路模拟和数字仿真研究结果。

三、课程设计的要求Step1．根据给出的三阶开环系统传递函数)1)(1()(21021++=S T S T S T K K S G ，设计一个由积分环节S T 01和惯性环节111+S T K 与122+S T K 组成的三阶闭环系统的模拟电路图；Step 2．在输入端加入阶跃信号，其幅值为3V 左右，输入、输出端分别接双踪示波器两个输入通道；Step3．单方向调节电位器（即改变开环增益），使系统的输出响应分别为稳定状态、临界稳定状态和不稳定状态，记录对应的电位器的电阻值，同时观察并记录输出波形，了解参数变化对系统稳定性的影响；Step4．调节电位器，使系统处于稳定状态，观察示波器读出系统稳定时的输出电压值，读出系统的超调量、调节时间和稳态误差并记录，测量时，输入电压值保持不变；图1 典型三阶系统结构方框图图1 典型三阶系统的结构方框图Step5．保持电位器不动（增益不变），改变三环节时间常数T 0，T 1，T 2，观察时间参数改变对系统动静态性能的影响，并记录对应的响应曲线；Step6．调用数字仿真软件Matlab 中的Simulink ，完成上述典型系统的动静态性能研究，并与模拟电路的研究结果相比较； Step 7．分析结果，完成课程设计报告。

自动化自动控制课程设计报告

自动控制课程设计报告班级：自动化08-1班学号：08051116姓名：刘加伟2011.7.17 任务一、双容水箱的建模、仿真模拟、控制系统设计Array一、12、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，并将控制器使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，并将校正环节使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0.8K=160.47 t1=141 t2=338 建立传递函数为：()(0)y y K u ∞-=∆12t/T t/T *121221T T y (t)1e e T T T T --=----*(t)y T T (t t )2.16+≈+⎧G(s)=)150.50)(126.171(60.1++s 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)=)167.48)(120.84(48.1++s s2．建立机理模型Q1=k1*u1；Q2=k2*u2*1H ；Q=k3*u3*2H ；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)=)16.84)(12.61(41.1++s s ；取辨识传递函数G （s ）=)106.4)(102.7(48.1++s s(三) 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。

自动控制系统课程设计总结报告

H2(S) K −τs *e =G(S) = Q(S) (T1*S +1)( 2*S +1) 1 T
• 式中 K=R4，T1=R2C1，T2=R4C2，R2、R4分别为阀 V3和V4的液阻，C1 和C2分别为左水箱和右水箱的容量系数。式中的K、T1和T2可由实验求得的阶跃响应曲线
被控对象模型及分析
0
てA t
1
t2
t
T1T2 t1 ≈ (1.74 − 0.55) 2 (T1 + T2) t2
5、实验过程论述
• • • • • • 1、压力变送器的零点和增益调节 2、特性测试 3、参数计算 4、系统仿真 5、二阶控制系统的确定 6、调试物理对象的控制系统
特性测试，T1 T2的测定
• h2（t）|t=t1=0.4 h2(∞)时曲线上的点和对应的时间 1；时曲线上的点和对应的时间t ） ∞ 时曲线上的点和对应的时间 • h2（t）|t=t =0. h2(∞)时曲线上的点和对应的时间 2。时曲线上的间 • 由公式解得：T1=0.5 T2=229
（二）双容水箱系统的性能指标要求
被控对象：下水箱液位高度（H）性能指挥要求：衰减率：4:1～10:1, 超调量：Mp<=10%，调节时间：Ts<=15s, 稳态误差：ess=0.
（三）课程设计内容
• • • • • • （1）系统分析（2）系统设计（3）系统仿真（4）系统实现（5）系统模型参数的获取（6）参数变化对系统性能的影响
h (t)
2
h2(00 h 0 0.8 2(0
P
h2（t）|t=t1=0.4 h2(∞)时曲线上的点（）时曲线上的点 A和对应的时间；和对应的时间t1；和对应的时间 h2（t）| （）

自动控制原理课程设计总结

自动控制原理课程设计总结一、引言自动控制技术是现代工业控制的核心技术之一，随着科技的发展和工业的进步，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。

作为自动化专业的学生，我们需要深入学习和掌握自动控制原理及其应用，因此，在本次课程设计中，我们选取了一个简单的水位控制系统进行设计和实现。

二、系统结构本次课程设计所涉及到的水位控制系统由以下五部分组成：水箱、水泵、电磁阀、传感器和控制器。

其中，水箱是存放水的容器，水泵负责将水从水箱中抽出并输送至需要使用的地方，电磁阀用于调节水流量，传感器负责检测当前的水位高度，并将检测结果反馈给控制器。

最后，控制器根据传感器反馈的数据来判断是否需要打开电磁阀以调节进出口流量。

三、系统原理1. 传感器原理在本次课程设计中所使用到的传感器为浮球式液位传感器。

当液位上升时，浮球会随之上升，并带动开关触点闭合，从而输出高电平信号；当液位下降时，浮球会随之下降，并带动开关触点断开，从而输出低电平信号。

因此，我们可以通过检测传感器的输出信号来判断当前的水位高度。

2. 控制器原理在本次课程设计中所使用到的控制器为单片机控制器。

当传感器检测到当前水位高度超过设定值时，控制器会发出打开电磁阀的指令；当传感器检测到当前水位高度低于设定值时，控制器会发出关闭电磁阀的指令。

具体实现过程是通过读取传感器反馈的数据，并与预设的水位高度进行比较来决定是否需要打开或关闭电磁阀。

3. 电磁阀原理在本次课程设计中所使用到的电磁阀为单向电磁阀。

当控制器发出打开指令时，电磁铁会受到激励并吸合活塞，从而使得液体流经单向阀门流入下游管道；当控制器发出关闭指令时，激励消失并复位弹簧将活塞推回原来位置，从而使得液体无法流经单向阀门。

四、系统设计1. 硬件设计硬件设计包括电路原理图设计和电路板布局设计。

在本次课程设计中，我们使用Altium Designer软件进行电路原理图的绘制和电路板布局的设计。

具体步骤如下：（1）根据系统结构，绘制电路原理图；（2）将绘制好的电路原理图导入到PCB编辑器中，并进行元器件布局、连线等操作；（3）完成电路板布局后，进行走线、添加焊盘等操作；（4）生成Gerber文件并进行打样和焊接。

自动控制原理课程设计报告

自动控制原理课程设计专业：自动化设计题目：控制系统的综合设计班级：自动化0943学生姓名：XXX学号：XX指导教师：XX分院院长：XXX教研室主任：XX电气工程学院目录第一章课程设计内容与要求分析1.1设计内容针对二阶系统)1()(+=s s Ks W ，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）。

1.2 设计要求11.0)(≤∞e ，开环截止频率 2 3） 4）设校正装置网络元件参数R4、5R=100K ，C=1F 、10F 若干个）；6）利用Matlab 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；7）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；8）利用自动控制原理实验箱完成硬件设计过程，包括：搭建校正前后c系统电路、输入阶跃信号并通过示波器观察校正前后系统输出响应曲线。

1.3 Matlab软件1.3.1基本功能MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。