自动控制原理及系统仿真课程设计
《自动控制原理》控制系统的simulink仿真实验一
《自动控制原理》控制系统的simulink仿真实验一、实验目的1.初步了解Matlab中Simulink的使用方法，熟悉simulink模块的操作和信号线的连接。
2.通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，熟悉各种典型环节的响应曲线。
3.定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。
二、实验仪器Matlab7.0 , 计算机三、实验原理Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具。
Simulink是一个模块图环境，用于多域仿真以及基于模型的设计。
它支持系统设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。
四、实验内容及步骤1、建立仿真模型系统1.1 运行Matlab，在命令窗口“Command Window”下键入“Simulink”后回车，则打开相应的系统模型库；或者点击工具栏上的“Simulink”图标，进入系统仿真模型库，然后点击左上角“新文件”图标，打开模型编辑窗口。
1.2 调出模块在系统仿真模型库中，把要求的模块都放置在模型编辑窗口里面。
从信号源模块包(Sources)中拖出1个阶跃信号(step)和1个白噪声信号发生器(band-limited white noise)；从数学运算模块包(Math Operations)中拖出1个比例环节(gain)和1个加法器(sum)；从连续系统典型环节模块包(Continuous) 中拖出1个微分环(Derivative)和3个传函环节(transfer Fcn)；从信号与系统模块包(Signals Routing) 拖出1个汇流排(mux)；从输出模块包(Sinks)中拖出1个示波器(scope)；所有模块都放置在模型编辑窗口里面。
1.3 模块参数设置（鼠标左键双击各典型环节，则可进行参数设置）双击打开白噪声信号发生器，设定功率(Noise power)为0.0001，采样时间(Sample time)为0.05。
打开比例环节，设定比例增益为2；打开3个传函环节(transfer Fcn)，通过参数设定，分别构成积分、惯性和二阶环节。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型的建立方法；2. 掌握控制系统性能指标及其计算方法，了解各类控制器的设计原理；3. 学会分析控制系统的稳定性、快速性和准确性，并能够运用所学知识对实际控制系统进行优化。
技能目标：1. 能够运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和分析；2. 培养学生运用自动控制原理解决实际问题的能力，提高学生的工程素养；3. 培养学生团队协作、沟通表达和自主学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制原理的兴趣，激发学生探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、务实的学术态度，树立正确的价值观；3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，认识到自动控制技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用。
本课程针对高年级本科学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
课程注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，为培养高素质的工程技术人才奠定基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制原理基本概念：控制系统定义、分类及其基本组成；控制系统的性能指标；控制系统的数学模型。
2. 控制器设计：比例、积分、微分控制器的原理和设计方法；PID控制器的参数整定方法。
3. 控制系统稳定性分析：劳斯-赫尔维茨稳定性判据；奈奎斯特稳定性判据。
4. 控制系统性能分析：快速性、准确性分析；稳态误差计算。
5. 控制系统仿真与优化：利用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和分析；控制系统性能优化方法。
6. 实际控制系统案例分析：分析典型自动控制系统的设计原理及其在实际工程中的应用。
教学内容按照以下进度安排：第一周：自动控制原理基本概念及控制系统性能指标。
第二周：控制系统的数学模型及控制器设计。
第三周：PID控制器参数整定及稳定性分析。
第四周：控制系统性能分析及MATLAB仿真。
《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。
am系统的仿真课程设计
am系统的仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动控制原理中AM系统的基本概念和数学模型；2. 能够运用仿真软件对AM系统进行建模与仿真，理解系统参数对性能的影响；3. 掌握AM系统的稳定性分析及性能评价指标。
技能目标：1. 培养学生运用仿真工具解决实际AM系统问题的能力；2. 培养学生分析、解决复杂控制系统中问题的能力；3. 提高学生的团队协作能力和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动控制学科的兴趣，培养其主动探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养；3. 引导学生关注AM系统在我国现代科技发展中的应用，增强国家使命感。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，以自动控制原理为基础，结合仿真软件进行教学。
学生特点：学生具备一定的自动控制理论基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：教师需注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，关注个体差异，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. AM系统基本原理- 系统建模：介绍AM系统的基本结构、工作原理及数学模型；- 系统分析：讲解AM系统的稳定性、频率响应、相位响应等性能指标。
2. 仿真软件操作- 介绍仿真软件的基本功能与操作方法；- 演示如何使用仿真软件对AM系统进行建模与仿真。
3. AM系统建模与仿真- 根据实际案例，指导学生运用仿真软件进行AM系统的建模与仿真；- 分析系统参数变化对AM系统性能的影响。
4. 稳定性与性能分析- 讲解AM系统稳定性分析方法；- 分析系统性能评价指标，如稳态误差、过渡过程等。
5. 教学内容的安排与进度- 第一周：AM系统基本原理及数学模型；- 第二周：仿真软件操作与简单建模；- 第三周：AM系统建模与仿真实践；- 第四周：稳定性与性能分析。
教材章节：本教学内容参考自动控制原理教材中关于AM系统的章节内容，结合仿真软件实践教学，确保学生能够掌握AM系统的基本原理和实际应用。
控制系统仿真课程设计报告
控制系统仿真课程设计指导书1、课设目的1. 加强对随动控制系统的认识，掌握工程设计的方法。
2. 通过对随动系统的单元,部件及系统的调试,提高实际技能,培养分析问题解决问题的能力。
3. 掌握应用计算机对系统进行仿真的方法。
4. 培养编制技术总结报告的能力。
2、控制对象130SZ02型直流电动机铭牌参数为Id=2.1AUd=220VP出=355WRs=5欧额定转速n=1500r/min额定转矩=23000克/厘米要求达到性能指标:D=10 S=+/-5%3、课设设计任务采用单相220V供电,设计采用电势反馈的可控硅直流调速系统。
其中包括:1.主电路设计2.触发电路的设计3.给定电压电路的设计4.电势反馈的设计5.保护装置的设计6.触发电路与主电路同步的设计7.整流装置内阻的测定8.测定触发器----整流装置的放大倍数4、设计要求4。
1设计计算1.系统方案论证,绘制电路原理图2.主电路元部件参数的选择与计算3.触发电路元部件参数的选择与计算4.保护装置元部件参数的选择与计算5.电流电压反馈电路的计算4．2设计实验1. 触发电路单元的调试2. 主电路调试3. 电流电压反馈环节的调试4. 整流装置内阻的测定5. 触发器----整流装置放大倍数的测定6. 系统开环调试并测定机械特性7. 系统闭环调试并测定机械特性8. 考虑到系统仿真所需参数的测定5、设计方案5．1总体的设计原理5．1．1整体设计框图要求：静差率S=+/-5%调速范围D=105．1．2被控对象被控对象:电动机(他励) n=(U-IdR)/CeΦ直流电动机有很好的调速特性，它被广泛地用于需要变速传动的各种场合。
1)调压调速：n趋近于U。
2)调励磁：因为是他励，所以励磁不变。
3)回路电流不可调原理图为:其机械特性图：S=ΔNed/N0*100%0 Ied5．1．3主电路设计电路系统主要采用的是单向桥式整流电路，所用器件是可控硅。
采用电压负反馈加上电流正反馈来控制主电路设计1、原理图：2、可控硅特点:实现了弱电对强电的控制.它有阳极A,阴极C,控制极G.导通条件: (1)A(+),C(-); (2)G(+), C(-)必须同时满足.注意:导通后G,C极电压和主电路就没关系了.关闭条件: A(-) C(+)3、保护装置:(1)电压保护：压敏电阻或硒堆。
控制系统仿真课程设计 (2)
控制系统仿真课程设计随着现代工程技术的不断发展，控制系统仿真技术在工程设计和开发中的应用越来越广泛。
控制系统仿真课程的设计，可以帮助学生了解控制系统在实际应用中的工作原理和运作方式，加深对理论知识的理解和掌握，提高工程实践技能。
课程设计目标本次课程设计的目标是通过使用Matlab/Simulink软件，模拟实际工业环境下的控制系统，并编写有效的控制算法，实现控制系统的稳定输出。
本课程设计旨在帮助学生了解控制系统的基本原理、建模方法、系统分析和控制设计等方面的知识，以及掌握Matlab/Simulink的基本使用方法。
课程设计内容实验一：基于控制系统的建模1.了解控制系统的基本概念和结构，掌握Matlab/Simulink的基本使用方法。
2.根据实际工业环境设计和建立模型，并进行仿真测试。
3.通过仿真结果分析控制系统的特性和性能，优化控制算法。
实验二：控制系统设计与模拟1.学习控制系统设计基本方法，了解PID算法的原理和应用。
2.根据建模结果进行系统设计，通过仿真测试并调整控制参数。
3.分析仿真结果，对控制系统性能进行评估，并优化算法实现。
实验三：传感器与控制系统的集成1.学习传感器的工作原理和使用方法，了解传感器与控制系统的集成技术。
2.设计包括传感器在内的控制系统，并进行仿真测试。
3.分析仿真结果，检测控制系统的稳定性、响应速度和精度等性能指标，优化算法设定并重新测试。
实验四：算法集成和性能测试1.掌握算法应用和参数搜索的技术方法。
2.完成控制算法的实现，并进行仿真测试比较。
3.通过性能比较结果，检测算法的稳定性、鲁棒性和响应速度等性能指标，优化算法实现。
课程设计要求1.学生需要组成小组，每组人数不超过4人。
2.每个小组需要按照课程内容要求，完成所有实验任务。
3.学生需要及时向指导教师汇报实验进展情况，并完成实验报告撰写和PPT演示制作。
4.课程设计时间不少于2个月，实验器材和软件由学校提供。
《自动控制原理及应用》的matlab仿真设计课程表
《自动控制原理及应用》的matlab仿真设计课程表《自动控制原理及应用》的Matlab仿真设计课程表可以根据教学大纲和学生的学习进度进行安排。
以下是一个可能的课程表示例：
第1周：课程介绍与Matlab基础
介绍自动控制原理及应用课程的目的和意义
介绍Matlab软件及其在自动控制中的应用
学习Matlab的基本操作和绘图功能
第2周：控制系统数学模型
学习控制系统的数学模型，包括传递函数、状态方程等
使用Matlab建立控制系统的数学模型
练习使用Matlab进行控制系统分析和仿真
第3周：控制系统稳定性分析
学习控制系统稳定性的概念和判别方法
使用Matlab进行控制系统稳定性分析
练习使用Matlab绘制系统的极点和零点图
第4周：控制系统性能分析
学习控制系统性能指标，如稳态误差、动态响应等
使用Matlab进行控制系统性能分析
练习使用Matlab绘制系统的根轨迹图和频率响应曲线
第5周：控制系统校正与优化
学习控制系统校正与优化的基本概念和方法
使用Matlab进行控制系统设计和优化
练习使用Matlab进行控制系统校正和优化设计
第6周：控制系统在工程中的应用
介绍控制系统在工程中的应用案例，如温度控制、电机控制等练习使用Matlab进行实际工程问题的分析和仿真
总结课程重点和难点，并进行答疑和复习
以上是一个可能的《自动控制原理及应用》的Matlab仿真设计课程表，具体安排可以根据实际情况进行调整。
在教学过程中，教师可以通过实例演示、学生实践和课堂讨论等方式，帮助学生深入理解和掌握自动控制原理及Matlab仿真设计的应用。
自动控制原理的仿真实验教学设计
自动控制原理的仿真实验教学设计自动控制原理是现代工程技术领域中的重要基础学科，它涉及到许多方面，如控制系统的设计、分析和优化等。
而仿真实验则是自动控制原理教学中不可或缺的一部分，它可以帮助学生更好地理解和掌握自动控制原理的基本概念和方法。
本文将着重探讨自动控制原理仿真实验教学设计的相关问题。
一、自动控制原理的基本概念和方法自动控制原理是指利用自动化技术和控制理论对各种系统进行控制的方法和技术。
在自动控制原理中，控制系统是一个重要的概念，它是由一组相互作用的元件和设备组成的系统，用于控制某个物理量或变量。
控制系统的设计和分析需要掌握一些基本概念和方法，如反馈控制、开环控制、传递函数、根轨迹等。
这些概念和方法是自动控制原理的基础，也是学生在进行仿真实验时需要掌握的知识点。
二、自动控制原理仿真实验的意义自动控制原理仿真实验是一种重要的教学方法，它可以帮助学生更好地理解和掌握自动控制原理的基本概念和方法。
与传统的实验教学相比，仿真实验具有以下优点：1. 安全性高：传统的实验教学需要使用实际设备和仪器，存在一定的危险性。
而仿真实验则是通过计算机软件进行模拟，不会对学生的安全造成任何威胁。
2. 灵活性强：传统的实验教学需要预定时间和地点，而仿真实验可以随时随地进行，不受时间和地点的限制。
3. 成本低廉：传统的实验教学需要购买实验设备和仪器，费用较高。
而仿真实验只需要购买相应的计算机软件，费用较低。
4. 实验结果可重复性好：传统的实验教学容易受到环境和条件的影响，实验结果不易重复。
而仿真实验则可以通过更改参数和条件进行多次实验，实验结果更易重复。
三、自动控制原理仿真实验教学设计1. 实验内容的选择自动控制原理的仿真实验可以涉及到许多方面，如反馈控制、开环控制、PID控制、根轨迹分析等。
在选择实验内容时，应根据学生的实际情况和教学要求进行选择，尽可能涵盖自动控制原理的基本概念和方法。
2. 实验软件的选择自动控制原理的仿真实验需要使用相应的计算机软件进行模拟。
自动控制原理的仿真实验教学设计
自动控制原理的仿真实验教学设计自动控制原理是现代工程技术中的重要学科之一，其应用广泛，涉及到许多领域，如工业控制、机械控制、电力系统控制等。
为了使学生更好地掌握自动控制原理，教学应该注重实践和应用，而仿真实验是一种非常有效的教学手段。
本文将介绍一种基于仿真实验的自动控制原理教学设计。
一、教学目标本教学设计的目标是让学生掌握以下内容：1.自动控制原理的基本概念和理论知识。
2.使用Simulink进行仿真实验，掌握仿真实验的基本操作和方法。
3.设计和实现常见控制系统的仿真实验，如比例控制、积分控制、微分控制等。
4.理解控制系统的动态特性，如稳态误差、超调量、调节时间等。
二、教学内容1.自动控制原理的基本概念和理论知识自动控制原理是研究自动控制系统的基本原理和方法的学科。
它主要研究控制系统的结构、动态特性和控制方法等方面的问题。
自动控制系统是由传感器、执行器、控制器和处理器等组成的，它可以自动地调节系统的输出，使其达到预定的目标。
2.使用Simulink进行仿真实验Simulink是MATLAB的一个工具箱，它可以用来建立和仿真动态系统。
在本教学设计中，我们将使用Simulink进行仿真实验。
学生需要掌握Simulink的基本操作和方法，包括建立模型、设置参数、运行仿真等。
3.设计和实现常见控制系统的仿真实验在本教学设计中，我们将设计和实现常见的控制系统仿真实验，如比例控制、积分控制、微分控制等。
学生需要了解这些控制方法的基本原理和实现方法，以及它们对控制系统的影响。
4.理解控制系统的动态特性控制系统的动态特性是指控制系统在响应外部信号时的特性。
它包括稳态误差、超调量、调节时间等。
学生需要理解这些动态特性的概念和意义，以及如何通过调整控制器的参数来改善控制系统的动态特性。
三、教学方法本教学设计采用“理论教学+仿真实验”的教学方法。
在理论教学中，教师将介绍自动控制原理的基本概念和理论知识，以及控制系统的动态特性。
自动控制原理课程设计MATLAB仿真
目录概述 (1)一、实验目的 (1)二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能 (1)三、控制系统仿真时常用的方法和指令 (2)1、控制系统仿真时常用的方法 (2)a、数学仿真 (2)b、半物理仿真 (2)c、全物理仿真 (2)2、控制系统仿真时常用的指令 (2)1)、Bode图 (2)①、绘制Bode图 (2)②、系统的增益裕度和相角裕度 (2)2）、Nichols图 (3)3）、Nyquist图 (3)4）、一般频率响应图 (3)5）、频率响应的奇异值图 (3)6）、绘制根轨迹 (4)四、实验内容 (4)五、心得体会 (22)六、参考文献 (22)概述MATLAB 是一种直观、高效的计算机语言，同时也是一个科学计算平台。
它的伴随工具Simulink 是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟仿真和分析的软件。
我们可将综合性和设计性实验项目通过MATLAB 在计算机上仿真，使系统的观察实验的动态过程。
目前，MATLAB 已经成为我们当代大学生必须掌握的基本技能，在设计研究单位和工业部门，MATLAB 已经成为研究和解决各种具体工程问题的一种标准软件。
在完成了验证性、综合性和设计性实验后，课程设计必不可少。
课程设计是工科实践教学的一个重要的环节，目的是培养我们综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力,实现由知识向技能的初步化。
所以课程设计是培养我们思维创造能力最有效的途径。
一、实验目的1、培养理论联系实际的科学态度，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。
2、掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种（矫正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析方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。
3、学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统的仿真与调试。
4、锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。
二、简述MATLAB语言的特点及其主要功能MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
自动控制原理实验仿真实验系统设计
西安邮电学院毕业设计（论文）题目：自动控制原理实验仿真实验系统设计院（系）：自动化学院专业：测控技术与仪器班级：测控0702班学生姓名：导师姓名：职称：工程师起止时间：2011年01月10日至2011年06月17日毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文《自动控制原理实验仿真实验系统设计》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。
论文作者签名：时间：年月日指导教师签名：时间：年月日西安邮电学院毕业设计(论文)任务书学生姓名指导教师职称工程师院(系) 自动化学院专业测控技术与仪器题目自动控制原理实验仿真实验系统设计任务与要求运用仿真软件搭建自动控制原理实验试验系统，给出试验系统的原理，模拟电路实现电路，仿真结果。
在自动控制原理实验箱上验证仿真结果，给出结论。
包含内容：典型环节的模拟研究;典型系统瞬间回应和稳定性:系统校正；系统频域分析；典型非线性环节；采样系统分析。
1.按照要求，查找文献并提交开题报告。
2.熟悉基本知识，MATLAB软件。
3.完成程序设计和仿真。
4.完成实验指导书。
5.撰写论文。
开始日期2011年1月10日完成日期2011年6月17日院长(签字) 2011 年 1 月 10 日西安邮电学院毕业设计 (论文) 工作计划 2011年 1 月 10日学生姓名_ 指导教师_ ___职称__工程师 ___院（系）__自动化学院____专业_测控技术与仪器 __ 题目____自动控制原理实验仿真实验系统设计_______________________________________________________ 工作进程起止时间工作内容1月10日—3月28日按照要求，查找文献，撰写并提交开题报告3月29日—4月13日学习MATLAB软件和自动控制理论4月14日—5月15日制定方案，编写程序，仿真及撰写实验指导书5月16日—5月31日撰写论文6月1日—6月7日完善修改论文6月8日—6月17日准备答辩主要参考书目(资料)[1]卢京潮. 自动控制原理. 2004 西安 西北工业大学出版社 [2]李秋红等.自动控制原理实验指导书. 2007 北京 国防工业出版社 [3]周伯清.电子信息专业英语. 2009 北京 科学出版社[4]郑恩让等.控制系统仿真. 2006 北京 中国林业出版社；北京大学出版社 [5]熊晓君.自动控制原理实验教程. 2009 北京 机械工业出版社 [6]康华光.电子技术基础. 1996 北京 高等教育出版社计算机每周至少见面一次无主要参考书目(资料)主要仪器设备及材料论文(设计)过程中教师的指导安排 对计划的说明西安邮电学院毕业设计(论文)开题报告自动化学院测控技术与仪器专业 07 级 02 班课题名称：自动控制原理实验仿真实验系统设计学生姓名：学号：06072049指导教师：报告日期： 2011年3月28日1.本课题所涉及的问题及应用现状综述应用现状：《自动控制原理》是工业自动化专业一门重要的专业基础课，要求学生掌握自动控制系统的分析及设计方法，为设计和调试工业自动控制系统打下基础。
自动控制设计(自动控制原理课程设计)
自动控制原理课程设计本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用.主要内容包括：古典自动控制理论（PID ）设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真.通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法和工具。
1 内容某生产过程设备如图1所示，由液容为C1和C2的两个液箱组成，图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ，i Q ∆为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，1Q ∆为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，2Q ∆为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ，1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ，1h ∆为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ∆为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ，21,R R 分别为A ，B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m .设u 为调节阀开度)(2m 。
已知液箱A 液位不可直接测量但可观，液箱B 液位可直接测量.要求图1 某生产过程示意图1. 建立上述系统的数学模型；2. 对模型特性进行分析，时域指标计算,绘出bode,乃示图，阶跃反应曲线3. 对B 容器的液位分别设计：P ，PI ，PD ，PID 控制器进行控制；4. 对原系统进行极点配置，将极点配置在－1＋j 和－1－j ；（极点可以不一样）5. 设计一观测器，对液箱A 的液位进行观测（此处可以不带极点配置）；6. 如果要实现液位h2的控制，可采用什么方法，怎么更加有效？试之。
用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。
(提示：流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积，液阻R=液面差变化h ∆/流量变化Q ∆.）2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程一、对系统数学建模如图一所示，被控参数2h ∆的动态方程可由下面几个关系式导出： 液箱A ：dt h d C Q Q i 111∆=∆-∆ 液箱B:dth d C Q Q 2221∆=∆-∆ 111/Q h R ∆∆= 222/Q h R ∆∆= u K Q u i ∆=∆消去中间变量，可得:u K h dt h d T T dt h d T T ∆=∆+∆++∆222122221)( 式中，21,C C ——两液槽的容量系数21,R R —-两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =—-第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数其传递函数为：1)()()()(212212+++=∆∆=S T T S T T KS U S H S G二．对模型特性进行分析，绘出bode ，奈氏图,阶跃反应曲线 当输入为阶跃响应时的Matlab 仿真： 令T1=T2=6；K=1112361)()()(22++=∆∆=S S S U S H S G 2)16(1+=S单位阶跃响应的MATLAB 程序: num1=[1］；den1=［36 12 1]; G1=tf （num1，den1）； figure （1); step （G1);xlabel （'时间（sec ）’）；ylabel('输出响应’);title （’二阶系统单位阶跃响应’）; step(G1，100)； 运行结果如下：阶跃反应曲线：图1c(∞)=1; c （t p )=1; t p =45.5s ； t d =10s; t s =45.5s ； 最大超调量：δ(t p ）= ［c （t p )— c(∞）］/ c(∞)*100%=0%稳态误差分析： 开环传递函数112361)()()(22++=∆∆=S S S U S H S G ，稳态误差1=ss e ；用MATLAB 绘制的奈氏图如下图2所示，其程序如下： nyquist([1],conv(［6 1],［6 1］))图2在工程实践中,一般希望正相角裕度r为45o～60o,增益裕度Kg10≥dB,即Kg3≥。
课程设计自动控制原理
课程设计自动控制原理一、教学目标本节课的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握自动控制原理的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用自动控制原理分析和解决实际问题；情感态度价值观目标要求学生培养对自动控制原理的兴趣和好奇心，提高学生学习的积极性和主动性。
通过本节课的学习，学生将能够：1.理解自动控制原理的基本概念和原理；2.掌握自动控制系统的分析和设计方法；3.能够运用自动控制原理解决实际问题；4.培养对自动控制原理的兴趣和好奇心，提高学习的积极性和主动性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括自动控制原理的基本概念、原理和应用。
具体包括以下几个方面：1.自动控制原理的定义和发展历程；2.自动控制系统的分类和基本原理；3.控制器的设计方法和应用；4.自动控制原理在实际工程中的应用案例。
教学内容的安排和进度如下：1.第一课时：介绍自动控制原理的定义和发展历程；2.第二课时：讲解自动控制系统的分类和基本原理；3.第三课时：介绍控制器的设计方法和应用；4.第四课时：分析自动控制原理在实际工程中的应用案例。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，向学生传授自动控制原理的基本概念和原理；2.讨论法：引导学生参与课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神；3.案例分析法：分析实际工程中的应用案例，让学生更好地理解和掌握自动控制原理；4.实验法：安排实验环节，让学生动手实践，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，本节课选择和准备以下教学资源：1.教材：选用《自动控制原理》教材，作为学生学习的主要参考资料；2.参考书：推荐学生阅读《现代自动控制原理》等参考书籍，加深对自动控制原理的理解；3.多媒体资料：制作PPT课件，通过图片、动画等形式展示自动控制原理的相关概念和原理；4.实验设备：准备自动控制系统实验设备，让学生进行实际操作和观察。
自动控制课程设计--基于MATLAB软件的自动控制系统仿真
《自动控制原理》课程设计说明书专业名称：电气自动化技术班级： 111班学号： 20110211006姓名：郑立君指导教师：姜贤林日期： 2013.5.27-2013.6.7自动控制原理课程设计评阅书摘要本次课程设计是用MATLAB进行仿真实验, MATLAB 是一种用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境。
使用 MATLAB，可以分析数据，开发算法，创建模型和应用程序。
MATLAB开发环境是一套方便用户使用的MATLAB函数和文件工具集，其中许多工具是图形化用户接口。
它是一个集成的用户工作空间，允许用户输入输出数据，并提供了M文件的集成编译和调试环境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件编辑调试器、MATLAB工作空间和在线帮助文档关键词：仿真;模块;Simulink;响应MATLAB,目录1 课题描述 (1)2 仿真过程 (2)2.1 控制系统建模 (2)2.2 线性系统时域分析 (3)2.3 线性系统根轨迹分析 (4)2.4 线性系统频域分析 (5)2.5 线性系统校正 (6)3 Simulink仿真 (7)总结 (8)参考文献 (9)1 课题描述MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB系统由MATLAB开发环境、MATLAB数学函数库、MATLAB语言、MATLAB图形处理系统和MATLAB应用程序接口（API）五大部分构成。
用此软件可以对信号和图像、通讯、控制系统设计、测试和测量等进行仿真，以解决抽象的问题。
用MATLAB对控制系统建模、线性系统时域分析、线性系统根轨迹分析、线性系统频域分析、线性系统校正、Simulink进行仿真，在仿真过程中对自动控制系统的基本要求可以归结为三个字：稳、准、快。
稳，既稳定性，是反映系统在在受到扰动后恢复平衡状态的能力，是对自动控系统的最基本的要求，不稳定的系统是不能使用的。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、设计目的。
自动控制原理是现代工程技术中的重要基础课程，通过本课程设计，旨在帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念和方法，掌握自动控制系统的设计和分析技能，提高学生的工程实践能力。
二、设计内容。
1. 选取合适的控制对象，通过调研和分析，选取一个合适的控制对象，例如温度、液位等，作为本课程设计的控制对象。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状态空间方程等，为后续的控制器设计奠定基础。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，可以选择比例积分微分（PID）控制器或者其他先进的控制算法。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的稳定性、动态响应等性能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证，观察系统的实际性能。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并展望未来的改进方向。
三、设计要求。
1. 设计过程要符合自动控制原理的基本原理和方法，确保设计的科学性和合理性。
2. 数学模型的建立和控制器设计要准确，仿真与实验结果要可靠。
3. 设计报告要清晰、完整、准确，包括设计思路、理论分析、仿真结果、实验数据等。
4. 设计报告要求能够体现出学生的独立思考和创新能力，具有一定的工程实践价值。
四、设计步骤。
1. 确定控制对象，根据实际情况，选择合适的控制对象，例如温度控制系统。
2. 建立数学模型，根据选取的控制对象，建立其数学模型，包括传递函数、状态空间方程等。
3. 控制器设计，根据控制对象的数学模型，设计合适的控制器，例如PID控制器。
4. 系统仿真与分析，利用仿真软件对设计的控制系统进行仿真，分析系统的性能指标。
5. 实际搭建与调试，在实际的控制对象上搭建控制系统，进行调试和实验验证。
6. 总结与展望，总结课程设计的过程和结果，对控制系统的性能进行评价，并展望未来的改进方向。
自动控制原理课程设计
自动控制原理课程设计一、设计目的。
本课程设计旨在通过对自动控制原理的学习和实践，使学生能够掌握自动控制系统的基本原理和设计方法，培养学生的工程实践能力和创新意识。
二、设计内容。
1. 课程概述。
自动控制原理是现代工程技术中的重要基础课程，它涉及到控制系统的基本概念、数学模型、性能指标、稳定性分析、校正设计等内容。
通过本课程的学习，学生将了解到控制系统的基本工作原理，并能够运用所学知识进行实际系统的设计与分析。
2. 课程实践。
课程设计将包括以下内容：（1）控制系统的数学建模与仿真。
通过对不同控制系统的数学建模，学生将学会如何利用数学工具描述控制系统的动态特性，并通过仿真软件进行系统性能分析。
（2）控制系统的稳定性分析与校正设计。
学生将学习控制系统的稳定性分析方法，以及如何进行控制系统的校正设计，包括校正器的设计和参数整定等内容。
（3）控制系统的实际应用。
通过实际案例分析，学生将了解控制系统在工程实践中的应用，包括工业控制、航空航天、机器人等领域的应用案例。
三、设计要求。
1. 学生在课程设计中要求独立完成控制系统的建模与仿真，稳定性分析与校正设计，以及实际应用案例的分析。
2. 学生需要结合课程学习内容，运用所学知识解决实际控制系统设计与分析中的问题，培养学生的工程实践能力和创新意识。
3. 学生需要按时提交课程设计报告，报告内容需包括设计过程、结果分析、存在问题及改进措施等内容。
四、设计步骤。
1. 确定课程设计题目和内容。
学生需要根据课程要求确定课程设计题目和内容，明确设计目的和要求。
2. 学习相关知识。
学生需要认真学习自动控制原理课程相关知识，包括控制系统的基本原理、数学模型、稳定性分析方法等内容。
3. 进行系统建模与仿真。
学生需要运用仿真软件对所选控制系统进行数学建模，并进行系统性能仿真分析。
4. 进行稳定性分析与校正设计。
学生需要对系统进行稳定性分析，并进行控制系统的校正设计，包括校正器的设计和参数整定等内容。
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自动控制原理及系统仿真课程设计学号：1030620227姓名：李斌指导老师：胡开明学院：机械与电子工程学院2013年11月目录一、设计要求 (1)二、设计报告的要求 (1)三、题目及要求 (1)（一）自动控制仿真训练 (1)（二）控制方法训练 (19)（三）控制系统的设计 (23)四、心得体会 (27)五、参考文献 (28)自动控制原理及系统仿真课程设计一：设计要求：1、 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。
2、 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。
严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。
3、 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。
4、 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。
每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。
二：设计报告的要求：1.理论分析与设计2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。
3.设计中的心得体会及建议。
三：题目及要求一）自动控制仿真训练1.已知两个传递函数分别为：ss x G s x G +=+=22132)(,131)(①在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示；MATLAB代码：num=[1]den=[3 1]G=tf(num,den)[E F]=zero(G)[A B C D]=tf2ss(num,den)num=[2]den=[3 1 0]G=tf(num,den)[E F]=zero(G)[A B C D]=tf2ss(num,den)仿真结果：num =2den =3 1 0Transfer function:2---------3 s^2 + sE = Empty matrix: 0-by-1F = 0.6667A =-0.3333 01.0000 0B= 1C = 0 0.6667D = 0num = 1den =3 1Transfer function:1-------3 s + 1E =Empty matrix: 0-by-1F =0.3333A = -0.3333B =1C =0.3333D =0②在MATLAB中分别求出通过反馈、串联、并联后得到的系统模型。
MATLAB代码：num1=[1]den1=[3 1]G1=tf(num1,den1) num2=[2]den2=[3 1 0]G2=tf(num2,den2) G3=G1*G2G4=G1+G2仿真结果：num1 =1den1 =3 1 Transfer function:1-------3 s + 1num2 =2den2 = 3 1 0 Transfer function:2---------3 s^2 + sTransfer function:2-----------------9 s^3 + 6 s^2 + sTransfer function:3 s^2 + 7 s + 2-----------------9 s^3 + 6 s^2 + s2.系统的传递函数模型为2450351024247)(23423+++++++=s s s s s s s s G ，判断系统的稳定性。
MATLAB 代码：num=[1 7 24 24]den=[1 10 35 50 24]G=tf(num,den)p=eig(G)p1=pole(G)r=roots(den)仿真结果：num = 1 7 24 24den = 1 10 35 50 24Transfer function:s^3 + 7 s^2 + 24 s + 24---------------------------------s^4 + 10 s^3 + 35 s^2 + 50 s + 24p =-4.0000-3.0000-2.0000-1.0000p1=-4.0000-3.0000-2.0000-1.0000r =-4.0000-3.0000-2.0000-1.00003.单位负反馈系统的开环传递函数为)22)(73.2()(2+++=s s s s ks G ，绘制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。
MATLAB 代码：num=1den=conv([1 2.73 0],[1 2 2])rlocus(num,den)axis([-8 8 -8 8])figure(2)r=rlocus(num,den);plot(r,'-')axis([-8 8 -8 8])gtext('x')gtext('x')gtext('x')仿真结果：num =1den =1.0000 4.7300 7.4600 5.4600 04.已知系统的开环传递函数为)15.0)(12.0()110(5)(2++++=s s s s s s G ，绘制系统的Bode 图和Nyquist,并能够求出系统的幅值裕度和相角裕度。
MATLAB代码：s=tf('s')G=5*(10*s+1)/(s*(s^2+0.2*s+1)*(0.5*s+1)) figure(1)bode(G)gridfigure(2)nyquist(G)gridaxis([-2 2 -5 5])仿真结果：Transfer function:sTransfer function:50 s + 5-------------------------------0.5 s^4 + 1.1 s^3 + 0.7 s^2 + s5．考虑如图所示的反馈控制系统的模型，各个模块为 4324)(23+++=s s s s G ，33)(+-=s s s G c ，101.01)(+=s s H ，用MATLAB 语句分别得出开环和闭环系统的阶跃响应曲线。
MATLAB代码：num=[4]den=[1 2 3 4]G=tf(num,den)G0=feedback(G,1) step(G0)[y,t]=step(G0) plot(t,y)num=[1 -3]den=[1 3]G=tf(num,den)G0=feedback(G,1) step(G0)[y,t]=step(G0) plot(t,y)num=[1]den=[0.01 1]G=tf(num,den)G0=feedback(G,1) step(G0)[y,t]=step(G0) plot(t,y)num1=[4]den1=[1 2 3 4]G1=tf(num1,den1) num2=[1 -3]den2=[1 3]G2=tf(num2,den2) num3=[1]den3=[0.01 1]G3=tf(num3,den3) G=G1*G2G0=feedback(G,G3) step(G0)[y,t]=step(G0) plot(t,y)figure(2)step(G)[y,t]=step(G)plot(t,y)仿真结果：num =4den =1 2 3 4 Transfer function:4---------------------s^3 + 2 s^2 + 3 s + 4 Transfer function:4---------------------s^3 + 2 s^2 + 3 s + 8y =1.0e+024 *0……-0.83942.3467-3.84664.9206-5.09013.9226t = 01.42932.85864.28795.71727.14658.5758. .……464.5216 465.9509 467.3802 468.8094num =1 -3 den =1 Transfer function: s - 3-----s + 3Transfer function: s - 3-----2 sy = 1.0e+004 *num =1den =0.0100 1.0000 Transfer function:1----------0.01 s + 1Transfer function:1----------0.01 s + 2y =0t=0num1 =4den1 =1 2 3 4 Transfer function:4---------------------s^3 + 2 s^2 + 3 s + 4num2 =1 -3den2 =1 3Transfer function:s - 3-----s + 3num3 =1den3 =0.0100 1.0000 Transfer function:1----------0.01 s + 1Transfer function:4 s - 12-------------------------------s^4 + 5 s^3 + 9 s^2 + 13 s + 12 Transfer function:0.04 s^2 + 3.88 s - 12---------------------------------------------------0.01 s^5 + 1.05 s^4 + 5.09 s^3 + 9.13 s^2 + 17.12 s y = 1.0e+004 *t=0二）控制方法训练 微分先行控制设控制回路对象142)(G 4+=-s e s s，分别采用常规PID 和微分先行PID 控制后系统输出的响应曲线，比较改进后的算法对系统滞后改善的作用。
Simulink 仿真如下：Smith 预估控制设控制回路对象142)(G 4+=-s e s s，设计Smith 预估控制器，分别采用常规PID 和Smith 预估控制后系统输出的响应曲线，比较改进后的算法对系统滞后改善的作用。
Simulink仿真如下：大林算法控制设被控对象传函14)(G 2+=-s e s s ，目标闭环传递函数12e s 2+=-s s）（ϕ，试设计大林控制器，并在Matlab 中进行验证。
Simulink 仿真如下：三）控制系统的设计1.双容水箱串级控制系统的设计要求：完成双容水箱控制系统的性能指标：超调量<30%,调节时间<30s,扰动作用下系统的性能较单闭环系统有较大的改进。
1）. 分析控制系统的结构特点设计合理的控制系统设计方案；2）.建立控制系统的数学模型，完成系统的控制结构框图；3）.完成控制系统的主副控制器的控制算法策略的选择(PID)，并整定相应的控制参数；4）.完成系统的MATLAB仿真，验证控制算法的选择，并要求达到系统的控制要求，完成系统的理论的设计。