北科大自动控制理论课程设计
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。
自动控制理论课程设计大纲和指导书
《自动控制理论》课程设计教学大纲总学时：1周适应专业：自动化、电气工程及其自动化开课系：自动化执笔人：一、课程设计的目的和基本要求通过学习系统设计及校正的基本方法，使学生对《自动控制理论》课程的内容有一个全面的系统的认识，并运用综合知识完成对实际系统的设计，使系统性能指标达到设计要求。
课程设计的基本要求是：1、巩固和加深对系统的理解，提高综合运用本课程及相关课程所学知识的能力。
2、培养学生选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。
培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。
3、通过实际系统的分析设计与调试，掌握系统设计及校正的基本方法。
4、能够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述和分析设计结果。
5、通过课程设计，培养学生严谨的科学态度，严肃认真的工作作风和团队协作精神。
6、学习MATLAB编程语言，熟悉simulink软件包。
二、课程设计的主要内容根据具体情况和要求可在下列内容中选择1－2项1、利用频域法进行设计。
2、利用根轨迹法进行设计。
3、利用状态空间法设计。
三、课程设计的考核办法与评分方法课程设计平时考核与课程设计报告书相结合进行考核，其中课程设计报告占50％，上机操作30%，平时考核占20％。
《自动控制理论》课程设计指导书（自动化系）位置随动系统串联校正2009年12月摘要随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。
在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。
位置随动系统要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性为位置随动系统的主要特征。
本次课程设计以位置随动系统为例，研究控制系统的串联校正方法，并对位置随动系统校正前后的性能进行分析。
关键词：随动系统串联校正相角裕度幅值裕度超调量调节时间目录1 位置随动系统 (1)1.1 位置随动系统工作原理 (1)1.2 各部分传递函数 (1)1.3 位置随动系统结构 (4)1.4系统MATLAB建模 (4)1.5校正前系统仿真 (5)2 系统校正 (7)2.1 校正网络设计 (7)2.2 校正后系统仿真 (8)3 校正前后性能比较 (10)3.1 频域分析 (10)3.2 时域分析 (10)4 总结及体会 (12)参考文献 (13)1 位置随动系统1.1 位置随动系统工作原理位置随动系统通常由测量元件、放大元件、伺服电动机、测速发电机、齿轮系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，其原理图如图1所示。
自动控制课程设计15页
自动控制课程设计15页一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用，培养学生分析和解决自动控制问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握自动控制的基本概念、原理和特点；（2）熟悉常见自动控制系统的结构和特点；（3）了解自动控制技术在工程应用中的重要性。
2.技能目标：（1）能够运用自动控制理论分析实际问题；（2）具备设计和调试简单自动控制系统的能力；（3）掌握自动控制技术的实验方法和技能。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对自动控制技术的兴趣和热情；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.自动控制基本理论：包括自动控制的概念、原理、特点和分类；2.控制系统分析：涉及线性系统的时域分析、频域分析以及复数域分析；3.控制器设计：包括PID控制、模糊控制、自适应控制等方法；4.常用自动控制系统：如温度控制、速度控制、位置控制等系统的原理和应用；5.自动控制系统实验：包括实验原理、实验设备、实验方法和数据分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于传授基本理论和概念，使学生掌握基础知识；2.讨论法：通过分组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解自动控制技术的应用；4.实验法：动手进行实验，培养学生实际操作能力和实验技能。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《自动控制原理》等；2.参考书：提供相关领域的经典著作和论文，供学生深入研究；3.多媒体资料：制作课件、视频等，辅助讲解和展示；4.实验设备：准备自动控制实验装置，供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总成绩的20%；2.作业：布置适量作业，检查学生对知识点的理解和应用能力，占总成绩的30%；3.考试：包括期中和期末考试，主要测试学生对课程知识的掌握程度，占总成绩的50%。
北京科技大学自动控制理论
北京科技大学自动控制理论(总2页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除自动控制理论课程题 目：simulink 使用及应用班 级： 机自1207_____学 号： _____姓 名： 赵 回_______实验目的及要求:本部分的目的在于学习matlab 中有关simulink 的正确使用及其应用，包括：simulink 的基本使用、模型的建立、模型的复制剪切粘贴、命名等、线的基本使用、子系统的建立、属性的设置、参数的设置与应用、simulink 仿真运行参数的设置等。
通过该实验，要求能够做到不查参考书，能熟练编写基本的simulink 应用。
实验内容：1、 建立如图一所示系统结构的Simulink 模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃和斜坡响应曲线。
图一实验结果：2、 建立如图二所示PID 控制系统的Simulink 模型，对系统进行单位阶跃响应仿真，用plot函数绘制出响应曲线。
其中p k ＝10，i k ＝3，d k ＝2。
要求PID 部分用subsystem 实现，参数p k 、i k 、d k 通过subsystem 参数输入来实现。
图二实验结果：3、 建立如图三所示控制系统的Simulink 模型，并用示波器(Scope)观测其单位阶跃响应曲线。
图三实验结果：4、图四所示为弹簧—质量—阻尼器机械位移系统。
请建立此动态系统的Simulink仿真模型，然后分析系统在外力F(t)作用下的系统响应(即质量块的位移y(t))。
其中质量块质量m=5kg，阻尼器的阻尼系数f=0.5，弹簧的弹性系数K＝5；并且质量块的初始位移与初始速度均为0。
说明：外力F(t)由用户自己定义，目的是使用户对系统在不同作用下的性能有更多的了解。
图四弹簧－质量－阻尼器机械位移系统示意图提示：(1)首先根据牛顿运动定律建立系统的动态方程，如下式所示：y t未知，故在建立系统模型时．使用积分模块Integrator对位移的 (2)由于质量块的位移()y t，且积分器初估值均为0。
自动控制原理课程设计报告-北京科技大学
北京科技大学自动控制原理课程设计学院：班级：学号：指导教师：姓名：目录一．引言 (3)二．系统模型的建立 (3)三．系统控制的优化 (3)3.1 PID调节参数的优化 (3)3.2 积分分离PID的应用 (3)四，结语 (3)双轮自平衡智能车行走伺服控制算法摘要：全国第八届“飞思卡尔”智能汽车大赛已经结束。
光电组使用大赛提供的D车模，双轮站立前进，相对于以前的四轮车，双轮车的控制复杂度大大增加。
行走过程中会遇到各种干扰，经过多次的实验，已经找到了一套能够控制双轮车的方法。
双轮机器人已经广泛用于城市作战，排爆，反恐，消防以及空间消防等领域。
实验使用单片机控制双电机的转速,达到了预期的效果。
关键词:自平衡;智能;控制算法Motion Servo Control Algorithm forDual Wheel Intelligent CarAbstract: The 8th freescale cup national Intelligent Car competition of has been end.The led team must used D car which has only 2tires.It is more difficult to control prefer to control A car which has 4tires.There is much interference on the track. A two-wheeled robots have been widely used in urban warfare, eod, counter-terrorism, fire control and space fire control and other fields。
We has searched a good ways to control it.We used MCU to control the speed of motors and get our gates.Key Words: balance by self; intelligent; control algorithm一．引言双轮自平衡车是智能汽车中一个重要的组成部分。
北京科技大学《自动控制原理》课件-稳定性与稳态误差
3) 稳定性问题都是相对于某个平衡状态而言的。
4) 如果一个系统有多个平衡点。由于每个平衡
a
点处系统的稳定性可能是不同的。
4.2 线性系统稳定性的基本概念
行。从而完成劳斯表的排列。
①关于原点对称的根可以通过求解这个辅助方程式得到， 而且其根的数目总是偶数的。
②若劳斯表第一列中系数的符号有变化，其变化的次数就 论 结 等于该方程在S右半平面上根的数目，相应的系统为不稳定。
③如果第一列上的元素没有符号变化，则表示该方程中有 共轭纯虚根存在，相应的系统为临界稳定。
系统稳态 误差定义
第一 方法
第二 方法
线性 非线性
系统稳态 误差计算
4.1 引子
A.Lyapunov(1857-1918)，俄国 数学家（Chebyshev 的学生， Markov的同学），在他的博 士论文中，Lyapunov系统地研 究了由微分方程描述的一般运 动的稳定性问题，建立了著名 的Laypunov方法，他的工作 为现代控制及非线性控制奠定 基础。
如果第一列上面的系数与下面的系数符号相同，则表
示该方程中有一对共轭虚根存在，相应的系统为临界稳 定。
4.3线性定常系统稳定性的代数判据
例4.3-2 已知系统的闭环特征方程式为
S 3 2S 2 S 2 0
试判别相应系统的稳定性。
解： 列劳斯表 S 3
1
1
S2
2
2
S1
0( )
S0
2
由于表中第一列 上面元素的符号与其下面元素的符号相同，
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。
北科自控课程设计
北科自控课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制的基本概念、原理及分类；2. 掌握自动控制系统的数学模型及其建立方法；3. 学会分析自动控制系统的性能指标及其影响因素；4. 了解典型自动控制系统的结构、原理及在实际应用中的优缺点。
技能目标：1. 能够运用数学模型描述自动控制系统的动态特性；2. 掌握利用传递函数、状态空间方法分析自动控制系统的稳定性和性能；3. 能够设计简单的自动控制系统，并对其进行仿真和实验验证；4. 培养运用所学知识解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学生主动学习的热情；2. 增强学生的团队协作意识，培养沟通、交流、合作能力；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，注重实际操作与理论知识的结合；4. 引导学生关注我国自动控制技术的发展，树立民族自信心和自豪感。
本课程旨在帮助学生掌握自动控制的基础知识，培养实际操作和分析自动控制系统的能力，同时注重培养学生的团队合作精神和科学素养。
针对北科自控课程特点，结合学生年级和认知水平，本课程目标具体、可衡量，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 自动控制基本概念：控制系统定义、开环与闭环控制、控制系统的分类；2. 控制系统数学模型：微分方程、传递函数、状态空间模型；3. 控制系统稳定性分析：稳定性定义、劳斯-赫尔维茨准则、奈奎斯特准则；4. 控制系统性能分析：稳态误差、动态性能指标、频率响应法；5. 控制系统设计：PID控制、状态反馈、观测器设计；6. 典型控制系统：液位控制系统、电机控制系统、温度控制系统；7. 自动控制系统仿真与实验：MATLAB/Simulink仿真、实验设备操作。
教学内容根据课程目标，结合教材章节，以系统性和科学性为原则进行组织。
教学大纲明确以下安排和进度：第一周：自动控制基本概念；第二周：控制系统数学模型；第三周：控制系统稳定性分析；第四周：控制系统性能分析；第五周：控制系统设计；第六周：典型控制系统；第七周：自动控制系统仿真与实验。
自动化控制原理课程设计报告(一)
自动化控制原理课程设计报告(一)自动化控制原理课程设计报告引言•简要介绍自动化控制原理的重要性和应用场景。
•阐述课程设计报告的目的和意义。
课程设计目标•描述本次课程设计的具体目标和要求。
•解释该目标的意义和对学习者的影响。
设计思路•分析课程设计要求，确定设计思路的基本框架。
•阐述设计思路的合理性和可行性。
•介绍所采用的主要方法和技术。
实施步骤1.项目准备阶段–研究相关资料和文献，了解当前的研究进展和应用场景。
–调研市场上已有的自动化控制系统，分析其特点和优缺点。
2.系统设计阶段–定义系统的功能和性能指标。
–利用系统理论和数学模型设计控制策略。
–根据系统需求和参数设计硬件电路和软件程序。
3.系统实施与调试阶段–制作自动化控制系统的原型。
–进行系统实施和集成测试。
–进行系统调试和优化。
4.系统性能评估阶段–测试和评估系统在不同情况下的性能和稳定性。
–分析评估结果，并对系统进行改进和优化。
5.报告撰写和展示阶段–撰写课程设计报告，并整理相关实验数据和图表。
–准备课程设计的展示材料和演示文稿。
–展示和演示课程设计成果，并回答相关问题。
实施结果与分析•分析所设计的自动化控制系统在实际应用中的性能和稳定性。
•对系统的优点和局限性进行分析和总结。
•提出改进和优化的方向和建议。
结论•简要总结整个课程设计的过程和成果。
•强调该课程设计对学习者的价值和意义。
参考文献•列出参考文献的主要信息。
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《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。
北科大自动化课程设计
北科大自动化课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动化基本概念，理解自动化系统的组成及其工作原理。
2. 使学生了解自动控制理论的基本知识，如传递函数、稳定性分析等。
3. 引导学生掌握一种自动化编程语言，如PLC编程，并能够运用到实际项目中。
技能目标：1. 培养学生运用自动控制理论分析问题和解决问题的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成简单的自动化系统设计与调试。
3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同完成复杂的自动化项目。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生具备良好的工程素养，关注自动化技术在工程领域的应用。
3. 引导学生认识到自动化技术对社会发展的积极作用，增强社会责任感。
本课程针对北科大自动化专业学生，结合学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、学习兴趣和实际需求，设定明确的课程目标。
通过课程学习，使学生能够达到以上所述的知识、技能和情感态度价值观目标，为今后从事自动化领域的工作打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 自动化基本概念：介绍自动化的定义、分类及其在工业生产中的应用。
参考教材章节：第一章 自动化概述2. 自动化系统组成：分析自动化系统的基本构成，包括传感器、执行器、控制器等。
参考教材章节：第二章 自动化系统组成3. 自动控制理论：讲解传递函数、稳定性分析、闭环控制等基本理论。
参考教材章节：第三章 自动控制理论4. PLC编程与应用：学习PLC编程语言，掌握基本指令和程序设计方法，了解其在自动化系统中的应用。
参考教材章节：第四章 PLC编程与应用5. 自动化系统设计与实践：结合实际案例，讲解自动化系统的设计步骤、调试方法及注意事项。
参考教材章节：第五章 自动化系统设计与实践6. 自动化技术发展趋势：介绍当前自动化技术的发展趋势，如工业4.0、智能制造等。
自动控制原理课程设计报告-北京科技大学
北京科技大学自动控制原理课程设计学院：班级：学号：指导教师：姓名：目录一．引言 (3)二．系统模型的建立 (3)三．系统控制的优化 (7)3.1 PID调节参数的优化 (7)3.2 积分分离PID的应用 (10)四，结语 (12)双轮自平衡智能车行走伺服控制算法摘要：全国第八届“飞思卡尔”智能汽车大赛已经结束。
光电组使用大赛提供的D车模，双轮站立前进，相对于以前的四轮车，双轮车的控制复杂度大大增加。
行走过程中会遇到各种干扰，经过多次的实验，已经找到了一套能够控制双轮车的方法。
双轮机器人已经广泛用于城市作战，排爆，反恐，消防以及空间消防等领域。
实验使用单片机控制双电机的转速,达到了预期的效果。
关键词:自平衡;智能;控制算法Motion Servo Control Algorithm for Dual Wheel Intelligent CarAbstract: The 8th freescale cup national Intelligent Car competition of has been end.The led team must used D car which has only 2tires.It is more difficult to control prefer to control A car which has4tires.There is much interference on the track.A two-wheeled robots have been widely used in urban warfare, eod, counter-terrorism, fire control and space fire control and other fields。
We has searched a good ways to control it.We used MCU to control the speed of motors and get our gates.Key Words: balance by self; intelligent; control algorithm一．引言双轮自平衡车是智能汽车中一个重要的组成部分。
自动控制原理课程设计(1)
自动控制原理课程设计要求
一、设计要求
1、设计题目：自拟
2、性能指标：给出系统应达到的性能指标，包括ζ、
t、γ、cω等。
s
（注意：该部分的具体内容要根据所设计的系统进行填写）
二、设计内容
1、本课程设计选题的目的和要求
概述所做题目的意义、本人所做的工作以及系统的主要功能；
2、设计的主要内容
（1）建立被控对象数学模型，根据物理规律推导数学模型即微分方程，并对模型进行简化得到线性模型；
（2）分析被控对象特性，根据简化的数学模型得到传递函数，并分析系统的性能；（包括稳定性、动态性能、稳态精度和频域性能指标等）
（3）利用校正网络对系统进行校正，可利用MATLAB进行仿真验证。
三、课程设计报告书格式
1．封面用统一格式，写明设计题目、班级、学号、姓名，指导教师、设计时间。
2. 纸张大小：A4
四、设计报告装订顺序
1.封面（打印）
2.课程设计成绩评定表（打印）
3.设计任务书（打印）
4.摘要（200字以内）（打印）
5.目录（打印）
6.正文
说明：要求手写，如果采用MATLAB仿真方法，可全文打印，但答辩时必须自带电脑进行简单演示。
7.结束语（可打印）
8.参考文献（可打印）
《自动控制原理》课程设计题目：
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
时间：
课程设计成绩评定表
自动控制原理课程设计任务书。
《自动控制原理课程设计》教学大纲
自动控制原理课程设计教学大纲1. 引言自动控制原理课程设计是自动控制原理课程的重要组成部分，通过课程设计，能够帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生对自动控制原理的理解和运用能力。
2. 课程设计目的自动控制原理课程设计的目的是培养学生分析和解决实际工程问题的能力，以及运用自动控制原理知识进行系统设计和建模的能力。
通过课程设计，学生应能够熟练运用自动控制原理的基本理论知识，了解控制系统的设计方法，并能够独立完成控制系统的设计与调试。
3. 课程设计内容（1）理论学习：包括PID控制器的原理、校正与调节，控制系统的稳定性分析和设计，频域分析与设计，以及状态空间分析与设计等内容。
（2）实际应用：通过案例分析，让学生了解自动控制在现实生活中的应用，如温度控制系统、液位控制系统等。
（3）仿真实验：利用仿真软件进行控制系统设计与仿真实验，加深学生对理论知识的理解，以及对控制系统实际应用的认识。
4. 课程设计要求（1）掌握理论知识：学生应在课程设计中深入理解自动控制原理的基本理论知识，包括控制系统的稳定性分析、频域分析与设计等。
（2）熟练运用软件：学生应能够熟练运用MATLAB等仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验。
（3）独立完成设计：学生应能够独立完成一个控制系统的设计与调试，并能够对系统性能进行评估和优化。
5. 总结回顾自动控制原理课程设计是一门理论与实践相结合的课程，通过课程设计，学生能够深入理解自动控制原理的基本理论知识，熟练运用相关仿真软件进行控制系统的设计与仿真实验，提高学生的工程实践能力和创新意识。
在今后的工程实践中，学生能够将所学知识与技能有效地运用于相关领域，为自动控制领域的发展做出贡献。
6. 个人观点与理解作为自动控制原理课程设计的教学大纲撰写者，我深感自动控制原理课程设计的重要性。
通过课程设计，学生能够更直观地理解自动控制原理的应用，提高自己的实践能力和创新意识。
希望学生能够在课程设计中认真学习，积极思考，不断完善自己的设计方案，提升自己的工程实践能力。
自动控制理论与设计新版课程设计
自动控制理论与设计新版课程设计一、课程设计背景自动控制理论与设计是现代工程领域中的基础课程之一，也是计算机自动化、机械工程、电子信息等多个领域的重要组成部分。
本课程主要涉及自动控制理论、技术和设计方法，同时与电子学、力学、工业工程、数学等相关学科密切联系。
随着人工智能、机器学习和大数据技术的崛起，自动控制理论与设计也在不断地发展和完善。
因此，从教育角度出发，需要不断地改进和优化自动控制理论与设计的课程内容和教学方法，使学生能够更好地掌握和应用相关技术。
二、课程设计目标本次课程设计的目标是：1.深入理解自动控制理论和设计方法，掌握基本技能；2.熟练掌握自动控制系统的建模与分析方法；3.能够应用所学知识，设计和实现模拟自动控制系统。
三、课程设计内容和方法本次课程设计的内容主要包括以下三个方面：1. 理论基础通过学习自动控制理论，理解控制系统的基本原理和常用设计方法，包括：•模型的建立和表示•系统的稳定性和瞬态特性•常用的控制方法及其性能指标2. 实践基础通过模拟软件熟悉实际系统的建模和仿真，理解控制策略的选择和系统参数的优化。
3. 课程设计学生根据所学知识，自行设计一个模拟自动控制系统，包括：•选定控制对象•建立模型和控制方案•编写程序实现控制四、课程设计方案1. 课程设计名称基于Matlab的模拟自动控制系统设计2. 设计要求•在Matlab/Simulink平台上完成•系统建模和仿真•控制方案选取和参数优化•控制器代码编写和仿真验证3. 设计步骤3.1 选题选定一个控制对象，例如单轴直线运动系统或者直流电机转速控制系统等。
3.2 建模根据选定对象的特性和控制目标，建立控制系统的模型。
3.3 控制方案设计根据控制系统的模型和控制目标，选择适当的控制算法，例如PID 控制、模糊控制或神经网络控制等。
3.4 参数优化通过仿真实验，调整控制参数，优化系统的响应性能、稳定性和鲁棒性。
3.5 控制器编写和仿真根据所选控制算法，编写相应的控制器代码，进行仿真实验，验证系统的控制性能。
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题目：天线接收卫星信号的PID研究摘要PID控制器是目前工业过程控制中，应用最广泛的工业控制器之一。
本篇文章以大型天线接收卫星信号，跟踪卫星运动系统为基础构造数学模型，设计PID控制器进行控制并进行MA TLAB仿真。
ABSTRACT PID controller is the industrial process control, one of the most widely used industrial controller. This article to the large antenna for receiving satellite signal, tracking satellite motion system based on structure mathematical model, design of PID controller and MA TLAB simulation关键词关键词一：卫星信号; 关键词二：准确定向; 关键词三：PID控制器; 关键词四：matlab仿真; 关键词五引言：当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。
测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。
PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。
其输入e (t）与输出u (t）的关系为：u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]，其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数INTRODUCTION：The automatic control technology is based on the notion of feedback. Feedback theory consists of three parts: measurement, comparison and implementation. Measurement of variables of interest, and expected value are compared, with the error correction control system response. PID controller by proportional unit (P ), integral unit ( I ) and differential unit ( D ). The input and output e ( T ) U ( T ) relationship is: u (T) =kp[e ( T ) +1/TI∫ e ( T ) dt+TD*de ( T ) /dt] type integral limits were 0 and T, so its transfer function : G ( s ) =U ( /E ( s ) s ) =kp[1+1/ ( TI*s ) +TD*s], where KP is proportional coefficient; TI integral time constant; TD differential time constant大型天线可以接收卫星信号，为了能跟踪卫星的运动，必须保证天线的准确定向。
天线指向控制系统采用电枢控制的电机驱动天线，讨论PID控制器的设计，以达到对系统的更高的品质要求。
R(s)1．1 原系统模型参数：没加PID调节器时的反馈系统：单位阶跃曲线：系统很不稳定Bode图：Matlab函数：>> g=tf([10],[1 15 50 10])Transfer function: 10 ------------------------ s^3 + 15 s^2 + 50 s + 10 >> margin(g)-150-100-50M a g n i t u d e (d B )101010101010-270-180-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 37.4 dB (at 7.07 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)Frequency (rad/sec)幅值裕度：37.4db 穿越频率：7.07rad/sec 相角裕度：-180 截止频率：0零极点分布图：P ole-Zero MapReal AxisI m a g i n a r y A x i s根轨迹：-40-30-20-1001020-30-20-10102030Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s在虚轴右侧有根轨迹图形，系统不稳定，需添加PID 调节1．2添加PID 调节参数：传递函数Gc(s)=Kp+Kds= KpPID参数整定：使系统由Ⅰ型系统转化为Ⅱ型系统增加开环零点使极点尽量靠近虚轴根据公式计算控制器参数。
0.50.125GAIN=10Gain=30Gain=60Gain=75调出了等幅震荡则取Km=75，整合出PID三个值结合原系统参数整定得PID参数得：则添加PID后的开环函数为：闭环函数为：则Kp=10.01 Ki=0.1 Kd=1 Simulink仿真界面：.阶跃响应：可以看出，系统稳定了许多整定后的Bode 图：M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110101102P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 167 deg (at 0.439 rad/sec)Frequency (rad/sec)幅值裕度：无穷大 穿越频率：无穷大 相角裕度：167截止频率：0.439rad/sec整定前后bode 图对比：（蓝色：整定前。
绿色：整定后）Matlab 函数：>> s=tf([10 0.1],[1 5 10 0.1])Transfer function: 10 s + 0.1 ------------------------ s^3 + 5 s^2 + 10 s + 0.1>> margin(s) >> hold on >> margin(g) >> grid on-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110101102103-270-180-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 37.4 dB (at 7.07 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)Frequency (rad/sec)根轨迹图：-6-5-4-3-2-101-1.5-1-0.50.511.5Root LocusReal Axis I m a g i n a r y A x i s可以看出：零极点全到了虚轴的左侧，系统稳定2．1 有改良的PID ：（添加一前置滤波器）可以看出：系统更加趋于平缓，甚至无震荡，超调量明显减小，很稳定Bode图：绿色：原系统的bode图红色：增加PID调节器的bode图紫色：添加前置滤波器的bode图-200-150-100-50050M a g n i t u d e (d B)10-410-310-210-1100101102103-270-180-900P h a s e (d e g)Bode DiagramGm = 54 dB (at 3.16 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)Frequency (rad/sec)幅值裕度：54db穿越频率：3.16rad/sec相角裕度：-180截止频率：0参 考 文 献[1] Du Z J, Yang K Z, Gu Y Y , et al. Hydrothermal preparation and microstructure analysis of silver tin oxide contact materials. J Univ Sci Technol Beijing , 2007, 29(10): 1023（杜作娟, 杨开足, 古映莹, 等. 银氧化锡触点材料的水热制备及组织分析. 北京科技大学学报, 2007, 29(10): 1023）[2] Araki H, Saji S, Okabe T, et al. Solidation of mechanically alloyed Al -10.7%Ti powder at low temperature and high pressure of 2 GPa. Mater Trans JIM , 1995, 36 (3): 465[3] Wu C J, Chen G L, Qiang W J. Metal Material Science . Beijing: Metallurgical Industry Press, 2000(吴承建，陈国良，强文江. 金属材料学. 北京：冶金工业出版社，2000)[4] Shen C, Shi X L, Tang S G , et al. The application of dynamic control steelmaking with gas analysis in Masteel // Proceedings of China Iron & Steel Annual Meeting . Beijing, 2005: 165(沈昶，施雄梁，汤曙光，等. 烟气分析动态控制炼钢在马钢的应用//中国钢铁年会论文集. 北京，2005:165)[5] Wang L B. A Study on the Bars ’ Cooling Equipment and the Cooling Parameters [Dissertation]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2009: 2(王令宝. 棒材控冷设备结构及其参数研究[学位论文]. 北京: 北京科技大学，2009：2)[6] Ni W, Zheng Y C, Guo Z N, et al. A Method of Making High Strength Structural Material with Iron Ore Tailing : China Patent, 200710177294. 2008-05-21（倪文,郑永超,郭珍妮, 等. 一种利用铁尾矿制备高强结构材料的方法:中国专利, 200710177294. 2008-05-21）[7] Professional Standard s Compilation Group of People’s Republic of China. SL264-2001 Specifications for Rock Tests in WaterConservancy and Hydroelectricengineering. Beijing: China Water Power Press, 2001(中华人民共和国行业标准编写组.SL264-001水利水电工程岩石实验规程.北京:中国水利水电出版社,2001)注：(1) 所有非英文文献均须同时列出相应的英文．(2)各参考文献均需列出3位作者之后，再加“等”, 页号只要起始页．(3)会议论文集必须标明会议地点，专著必须标明出版地点和出版社．(4) 以上分别列出：期刊、专著、会议论文、学位论文、专利、标准的著录格式．。