自动控制系统课程设计任务书

《自动控制系统》课程设计

一、教学目的

1．培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用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．学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真和调试。

4．锻炼学生使用模拟机实现控制系统。

5．锻炼学生独立思考、动手解决问题的能力。

二、教学基本要求

了解控制系统设计原则、内容和步骤。

掌握控制器的几种常用算法。

掌握控制器的参数整定方法。

掌握数字仿真软件的使用方法。

学会使用硬件电路搭建模拟控制器。

三、教学内容

1．总结归纳出有实际背景的教学模型分别给各位同学提出设计题目及设计指标要求。同学通过查阅相关资料，根据各自题目确定合理的控制方式及校正形式完成设计。

2．首先要根据所学控制理论知识（频率法或根轨迹法）进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数。

3．用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具，对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求，并绘制打印出仿真框图、频率特性图及动态响应图。

4．确定校正装置的电路形式及电路参数。

5．在模拟机上实现控制系统，并按指标要求进行实际调试。

6．完成设计报告

报告包括：

(1) 任务书

(2) 设计思想及设计过程、设计后校验；包括频率特性三条性曲线校正电路确定及参数选择。

(3) MATLAB设计仿真中仿真框图或语言，绘制打印出仿真框图、频率特性，要求的指

标，动态特性图。

四、时间分配

阶段设计内容设计任务时间1 理论讲解由指导教师进行理论知识讲解，包括设计题目中的共性

问题和仿真软件Matlab软件的使用方法。

4天

2 课题选择学生分组并选择题目，分析研究设计任务书及原始资

料，明确设计要求和任务。

0.5天

3 人工设计及数

字仿真根据题目要求，分析系统模型，找出不满足的性能指标，

设计校正算法、确定参数，并使用Matlab仿真。

1天

4 模拟实现使用设计好的算法搭建模拟控制器，并连接被控对象。1天

5 系统调试根据题目的要求，对控制器的参数进行必要的调整，确

定校正后的系统性能，以期得到最优的效果。

1天

6 编写课程设计

报告主要内容有总体设计思想和设计过程、设计后的校验、

校正电路的确定和参数的选择、Matlab设计仿真中的仿

真框图或语言、仿真曲线等。整理课程设计任务书并装

订成册。

1天

7 答辩0.5天

五、指导教师分配

S105实验室：

序号日期内容指导教师

1 2011.7.4 理论讲解刘洋

2 2011.7.5 理论讲解刘洋

3 2011.7.6 理论讲解刘洋

4 2011.7.7 理论讲解刘洋

5 2011.7.8 课题选择刘洋

6 2011.7.11 人工设计及数字仿真姜滨

7 2011.7.12 模拟实现姜滨

8 2011.7.13 系统调试徐秋景

9 2011.7.14 编写课程设计报告徐秋景

10 2011.7.15 答辩刘洋、李冰、徐秋景、王振力、

姜滨

S109实验室：

序号日期内容指导教师

1 2011.7.4 理论讲解李冰

2 2011.7.5 理论讲解李冰

3 2011.7.6 理论讲解李冰

4 2011.7.7 理论讲解李冰

5 2011.7.8 课题选择李冰

6 2011.7.11 人工设计及数字仿真徐秋景

7 2011.7.12 模拟实现 徐秋景 8 2011.7.13 系统调试 王振力 9 2011.7.14 编写课程设计报告 王振力

10

2011.7.15

答辩

刘洋、李冰、徐秋景、王振力、姜滨

S110实验室：

序号 日期 内容 指导教师 1 2011.7.4 理论讲解 姜滨 2 2011.7.5 理论讲解 姜滨 3 2011.7.6 理论讲解 姜滨 4 2011.7.7 理论讲解 姜滨 5 2011.7.8 课题选择 姜滨 6 2011.7.11 人工设计及数字仿真 王振力

7 2011.7.12 模拟实现 王振力 8 2011.7.13 系统调试 刘洋 9 2011.7.14 编写课程设计报告 刘洋

10

2011.7.15

答辩

刘洋、李冰、徐秋景、王振力、姜滨

六、课程设计题目

1. 已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为：

)

10625.0)(12.0(40

)(0++=

s s s s G

试对系统进行串联校正设计。使之满足校正后系统开环增益不变，相角裕度︒≥50γ，超调量%10≤σ；（3）调节时间s t s 5.0≤。 2.已知燃油调节控制系统的开环传递函数为：

)

1.01)(25.01(2

)(s s s s G p ++=

设计校正环节。要求静态速度误差系数为10，相位裕度为45°。 3.已知水输送自动控制系统的开环传递函数为：

)

5.0(4

)(+=

s s s G p

设计校正环节。要求使其校正后系统静态速度误差系数小于5，闭环主导极点满足阻尼比

5.0=ζ和自然频率s rad n /5=ω，相位裕度50°。

4. 已知单位负反馈系统被控对象的开环传递函数为：