自动控制系统课程设计报告
自动控制原理课程设计报告
指导教师评定成绩：审定成绩：自动控制原理课程设计报告设计题目：单位负反馈系统校正单位（二级学院）：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：年月XXXXXXX大学XXXX学院制目 录1.设计题目已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数)15.0()(0+=s s K s 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及静态性能指标：（1）选取相应的频率域校正方法（2）在斜坡信号t t r 2)(=作用下，系统的稳态误差02.0≤ss e ； （3）系统校正后，相位裕量050)(>''c ωγ。
（4）当 c ωω'<时，系统开环对数频率特性，不应有斜率超过dB 40-／十低频的线段。
要求：（1）分析设计要求，说明校正的设计思路（滞后校正，超前校正或滞后-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）MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； （4）校正实现的电路图及结果（校正前后系统的阶跃响应图）；2.设计报告正文2.1摘要利用超前网络或PD 控制器进行串联校正的基本原理，是利用超前网络和PD 控制器的相角超前特性。
只要正确的将超前网络的交接频率1/aT 和1/T 选在待校正系统截止频率的两旁，并适当选取a 和T ，就可以是已校正系统的截止频率和相角裕度满足性能指标的要求，从而改善闭环系统的动态性能。
闭环系统的稳态性能要求，可通过选择已校正系统的开环增益来保证。
关键词： 稳态误差ss e ,相位裕量γ',超前校正 2.2设计思路1）根据稳态误差ss e 要求，确定开环增益K 。
2）利用已确定的开环增益K ，计算待校正系统的相位裕度r 。
3）根据截止频率wc "的要求，计算超前网络参数a 和T 。
在本步骤中，关键是选择最大超前角频率等于要求的系统截止频率，即wm=wc "，以保证系统的响应速度，并充分利用网络的相角超前特性。
自动控制系统课程设计.ppt
保护电路
三相交流电源
三相全控桥
直流电动机
双闭环调速
触发电路
图2-3 系统设计框图
变流器主电路和保护环节设计
• 整流变压器
• 在一般情况下，晶闸管装置所要求的交流供电电 压与电网电压往往不一致；此外，为了尽量减小 电网与晶闸管装置的相互干扰，要求它们相互隔 离，故通常要配用整流变压器，这里选项用的变 压器的一次侧绕组采用△联接，二次侧绕组采用Y 联接。
课程设计的主要任务
• (一) 系统各环节的选型：
1、主回路方案确定； 2、控制回路选择；
• (二) 主要电气设备的计算和选择：
1、整流变压器计算； 2、晶闸管整流元件； 3、系统各主要环节的设计； 4、平波电抗器选择计算；
• (三) 系统参数计算：
1、电流调节器ACR中 、 计算； 2、转速调节器ASR中 、 计算；
本设计采用如下图阻容吸收回路来抑制过电压
图3-3 元件换相保护原理图
• 其中
C (2 ~ 4)IT 103
• 电阻功率选择 PR 1.75 fCUTm 2 10 6 (W )
• 过电流保护
• 将快速熔断器安装在交流侧或直流侧，在直流侧与元件直 接串联。
• 选择时应注意以下问题： • ① 快熔的额定电压应大于线路正常工作电压的有效值。 • ② 熔断器的额定电流应大于溶体的额定电流。 • ③ 溶体的额定电流 计算公式 三相交流电路的一次侧过电流保护 • 在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进行三
• β=0.77V/A，α=0.007Vmin/r
直流拖动系统系统总体设计
• 主要任务
1、系统总体方案的选择； 2、系统方案的实体设计； 3、系统各主要保护环节的设计； 4、系统的动态工程设计；
自动控制操作课程设计
自动控制操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制系统的基本原理，掌握控制系统的组成、分类及工作方式。
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简单计算。
3. 帮助学生了解自动控制系统的性能指标，如稳定性、快速性、准确性等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析自动控制系统的能力，能对实际系统进行简单的建模与仿真。
2. 让学生学会使用自动控制设备，进行基本操作和调试，具备一定的动手实践能力。
3. 培养学生利用自动控制系统解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 引导学生认识到自动控制在国家经济建设和科技进步中的重要作用，增强学生的社会责任感和使命感。
3. 培养学生严谨的科学态度，养成勤奋刻苦、团结协作的良好品质。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
课程内容紧密联系课本，确保学生所学知识的实用性和针对性。
通过本课程的学习，使学生能够在理论知识和实践操作方面均取得较好的成果。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。
主要包括以下几部分：1. 自动控制原理：介绍自动控制系统的基本概念、分类及其应用，重点讲解开环控制系统和闭环控制系统的原理及特点。
2. 控制系统数学模型：讲解控制系统的数学描述方法，包括传递函数、状态空间表达式等，并通过实例进行分析。
3. 控制系统性能分析：介绍控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标，结合教材章节，进行深入讲解。
4. 自动控制设备操作与调试：教授自动控制设备的基本操作方法，包括控制器参数设置、传感器和执行器的使用等，并安排实践环节，让学生动手操作。
5. 自动控制系统仿真与设计：结合教材内容，指导学生运用仿真软件对自动控制系统进行建模、仿真和分析，培养学生的实际操作能力。
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告
《电力拖动自动控制系统》课程设计报告(1)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊目录一﹑前言 (2)1. 1设计目的 (2)1. 2设计内容 (2)二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设 (2)1.伺服系统基本原理及系统框图 (2)三﹑调试后的图 (8)四﹑设计心得与体会 (13)五﹑参考文献 (14)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊《电力拖动自动控制系统》课程设计报告一、前言1.1设计目的和要求1.使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力；2.使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3.熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
1.2设计内容1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图；2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
二﹑伺服系统的基本组成原理及电路设计2．1伺服系统基本原理及系统框图伺服系统三环的PID控制原理以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号.┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-1 转台伺服系统框图伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路.转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示.图2-2 伺服系统位置环框图┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊图2-3 伺服系统速度环框图图2-4 伺服系统电流框图图中符号含义如下：r为位置指令；θ为转台转角；u K为PWM功率放大倍数；d K为速度环放大倍数；v K为速度环反馈系数；i K为电流反馈系数；L为电枢电感；R为电枢电阻；m K为电机力矩系数；e C为电机反电动势系数；J为等效到转轴上的转动惯量；b为粘性阻尼系数，其中J=m J+L J，b=m b+L b，m J和L J分别为电机和负载的转动惯量，m b和L b分别为电机和负载的粘性阻尼系数；f T为扰动力矩，包括摩擦力矩和耦合力矩。
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。
自动控制系统课程设计
自动控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动控制系统的基本概念、分类及工作原理，理解并能够描述典型自动控制系统的结构组成。
2. 使学生了解自动控制系统中常用的数学模型，并能够运用这些模型分析系统的性能。
3. 让学生掌握自动控制系统的性能指标及其计算方法，能够评价系统的稳定性、快速性和准确性。
技能目标：1. 培养学生运用数学工具进行自动控制系统建模、分析及设计的能力。
2. 使学生具备使用相关软件（如MATLAB等）进行自动控制系统仿真的技能。
3. 培养学生解决实际自动控制工程问题的能力，提高团队协作和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，激发他们探索未知、勇于创新的精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识，让他们明白自动控制技术在节能、减排等方面的重要作用，提高社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合自动控制系统的学科特点，注重理论联系实际，强调知识、技能和情感态度价值观的全面发展。
通过本课程的学习，使学生能够为从事自动控制领域的研究和实际工程应用打下坚实基础。
二、教学内容1. 自动控制系统概述：介绍自动控制系统的基本概念、分类、应用领域，使学生建立整体认识。
教材章节：第一章 自动控制系统导论2. 自动控制系统的数学模型：讲解线性微分方程、传递函数、状态空间等数学模型，以及它们在自动控制系统中的应用。
教材章节：第二章 自动控制系统的数学模型3. 自动控制系统的性能分析：讲解稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及相应的计算方法。
教材章节：第三章 自动控制系统的性能分析4. 自动控制系统的设计方法：介绍PID控制、状态反馈控制、最优控制等设计方法，培养学生实际设计能力。
教材章节：第四章 自动控制系统的设计方法5. 自动控制系统仿真：结合MATLAB等软件，讲解自动控制系统仿真的基本方法。
教材章节：第五章 自动控制系统仿真6. 自动控制系统的应用案例分析：分析典型自动控制系统的实际应用案例，提高学生解决实际问题的能力。
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。
电力拖动自动控制系统课程设计报告
一．课程设计的目的与内容1．1课程设计的目的电力拖动自动控制系统课程设计是自动化专业的一门专业课，它是一次综合性的理论与实际相结合的训练，也是本专业的一次基本技能训练，其主要目的是：（1）理论联系实际，掌握根据实际工艺要求，设计直流拖动自动控制系统的基本方法；（2）对典型的直流拖动自动控制系统进行综合性的实验，掌握各部件和整个系统的调试步骤与方法，加强基本技能训练；（3）掌握参数变化对系统性能影响的规律，培养灵活运用所学理论解决控制系统中各种实际问题的能力；(4)培养分析问题、解决问题的能力，学会实验数据的分析与处理，编写设计说明和技术总结报告。
1．2课程设计的内容本课程的具体对象是直流调速系统，其主要内容为：（1）测定综合实验中所用控制对象的参数；（2）根据给定指标设计调速系统的调节器，并选择各环节参数；（3）按设计结果组成系统，进行系统调试以满足给定指标；（4）研究参数变化对系统性能的影响；（5）在不可逆系统调试的基础上，组成可逆系统并进行调试；（6）设计并计算主回路参数；（7）书写课程设计论文一份（6000-10000字），绘制双闭环逻辑无环流可逆调速系统原理图一张（2#图）。
二．主电路的设计2．1主电路电气原理图及说明主电路采用转速电流双闭环调速系统，是电流环（ACR）作为控制系统的内环，转速环（ASR）作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出控制电力电子变换器UPE，从而改变电机的转速，通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差地运行。
2．2整流变压器参数的选择变压器副边电压采用如下公式进行计算：已知Udmax=220V,取Ut=1V,n=2,A=2.34In/I2n=1 C=0.5 则U2=110V由此得：变压器的变化为：K=U1/U2=380/110=3.45一次侧电流和二次侧电流I1、I2的计算：I1=1.05*287*0.861/3.45=75AI2=0.861*287=247A变压器容量的选择：S1=M1U1I1=85.5KV AS2=M2U2I2=81.5KV AS=0.5*(S1+S2)=83.5KV A因此整流变压器的参数为：变化K=3.45，容量S=83.5KV A2．3平波电抗器参数的确定Ud=2.34U2cosαUd=Un=220V, 取α=0U2=Ud/2.34cos0=94.0171VId min=(5%-10%)In,这里取10%，则有：L=0.693*U2/I d min=37.2308mHα=U*min/n N=0.0067β=U*im/2In=0.28752．4晶闸管参数的计算晶闸管的额定电压通常选取断态重复峰值电压U DRM和反向重复电压U RRM 中较小的值作为该器件的额定电压。
自动控制原理课程设计报告
成绩摘要本设计通过对开环传递函数的串联滞后校正，改善了系统的各项性能指标，使校正后的剪切频率和相角裕度满足题目所给要求，并通过MATLAB编程给出了校正前和校正后的Bode图，Nyquist曲线，以及各个频域响应曲线。
运用Nyquist 稳定判据和对数频率稳定判据成功判出校正前和校正后系统的稳定性。
关键字：滞后，Bode图，稳定性，校正目录设计题目 (4)一．概述 (4)1.1设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计要求 (4)二．串联滞后校正的设计 (4)2.1校正前的性能指标 (4)2.2设计滞后校正 (5)2.3校验 (6)三.判断系统稳定性 (7)3.1利用MATLAB求校正前与校正后的特征根 (7)3.2校正前与校正后的动态性能 (7)3.绘制根轨迹 (13)3.4绘制Nyquist曲线并判断稳定性 (15)3.5根据Bode图判断系统稳定性 (16)3.6绘制校正前后幅相特性曲线 (16)课程设计体会 (18)参考文献 (18)一、概述：1.1设计条件：已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(0.11)(0.21)K G S S S S =++试用频率法设计串联滞后校正装置，使（1）校正后系统的静态误差系数25V K = （2）相位裕度045γ≥， （3）截止频率为2.5rad s 。
2.2设计目的a. 了解控制系统设计的一般方法、步骤。
b. 掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。
c. 掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。
d. 提高分析问题解决问题的能力。
3.3设计要求(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。
(3)、能灵活应用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能二、串联滞后校正的设计本设计使用串联滞后校正来改善系统的各项性能指标。
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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自动化专业控制系统综合课程设计
自动化专业控制系统综合课程设计自动化专业是现代工程领域中的一个重要学科，它涉及了工业自动化、机器人技术、控制系统等多个方面。
而控制系统作为自动化领域的核心内容之一，对于自动化专业的学生来说，掌握和熟悉控制系统的设计和实现是至关重要的。
为了培养学生的综合应用能力，自动化专业的课程设置了控制系统综合课程设计。
本次控制系统综合课程设计旨在通过实际案例，让学生将所学的理论知识应用于实践中，提升他们的控制系统设计和实施能力。
本文将以某某工厂的温控系统设计为例，介绍课程设计的主要内容和步骤。
首先，课程设计需要对某某工厂的温控系统进行需求分析。
在这一步骤中，学生需要了解工厂的生产过程和温度控制的要求，明确系统的输入和输出。
通过与实际工作人员的交流或对工厂现场的观察，学生能够获得必要的信息和数据。
接下来，学生需要进行控制策略的设计。
在温控系统中，常见的控制策略包括比例控制、积分控制、微分控制和模糊控制等。
学生可以根据实际需求和所学知识，选择合适的控制策略，并进行相应参数的调整和优化。
然后，学生需要进行控制系统的硬件选型和配置。
在这一步骤中，学生需要选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备，并进行连接和配置。
同时，学生还需要编写相应的软件代码，实现传感器数据的采集和控制信号的输出。
接着，学生需要进行系统的调试和测试。
在这一过程中，学生需要确保控制系统的稳定性和可靠性。
通过对系统的模拟或实际操作，学生可以验证系统的性能和功能是否满足实际需求，并进行必要的调整和改进。
最后，学生需要对课程设计的结果进行总结和评估。
学生可以根据实际效果和实施过程中的问题，提出相应的改进和优化建议。
同时，学生还可以对自己在课程设计中的学习收获和不足进行反思和总结，以便更好地提升自己的能力和水平。
通过这样的综合课程设计，学生不仅可以将所学的理论知识应用于实践中，还可以培养自己的团队合作能力和解决问题的能力。
同时，学生还可以体验到真实工程项目的流程和挑战，为将来的工作做好准备。
自动控制原理课程设计报告_2
《自动控制原理》课程设计报告班级姓名学号2013 年12 月26 日初始条件: 设单位反馈控制系统的开环传递函数为,试设计一串联校正装置, 使系统满足如下性能指标：静态速度误差系数, 相角裕度。
1.1设计原理所谓校正, 就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置, 使系统整个特性发生变化, 从而满足给定的各项性能指标。
系统校正的常用方法是附加校正装置。
按校正装置在系统中的位置不同, 系统校正分为串联校正、反馈校正和复合校正。
按校正装置的特性不同, 又可分为超前校正、滞后校正和滞后-超前校正、PID校正。
这里我们主要讨论串联校正。
一般来说, 串联校正设计比反馈校正设计简单, 也比较容易对信号进行各种必要的形式变化。
在直流控制系统中, 由于传递直流电压信号, 适于采用串联校正;在交流载波控制系统中, 如果采用串联校正, 一般应接在解调器和滤波器之后, 否则由于参数变化和载频漂移, 校正装置的工作稳定性很差。
串联超前校正是利用超前网络或PD控制器进行串联校正的基本原理, 是利用超前网络或PD控制器的相角超前特性实现的, 使开环系统截止频率增大, 从而闭环系统带宽也增大, 使响应速度加快。
在有些情况下采用串联超前校正是无效的, 它受以下两个因素的限制:1）闭环带宽要求。
若待校正系统不稳定, 为了得到规定的相角裕度, 需要超前网络提高很大的相角超前量。
这样, 超前网络的a值必须选得很大, 从而造成已校正系统带宽过大, 使得通过系统的高频噪声电平很高, 很可能使系统失控。
2) 在截止频率附近相角迅速减小的待校正系统, 一般不宜采用串联超前校正。
因为随着截止频率的睁大, 待校正系统相角迅速减小, 使已校正系统的相角裕度改善不大, 很难得到足够的相角超调量。
串联滞后校正是利用滞后网络PID控制器进行串联校正的基本原理, 利用其具有负相移和负幅值的特斜率的特点, 幅值的压缩使得有可能调大开环增益, 从而提高稳定精度, 也能提高系统的稳定裕度。
自动控制课程设计报告
自动控制课程设计报告自动控制课程设计报告一、自动控制的应用领域分析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。
二、现代控制理论的发展及基本内容经典控制理论虽然具有很大的实用价值，但也有着明显的局限性。
自动控制系统课程设计
自动控制系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制系统的基本概念，掌握其分类及工作原理；2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，了解不同类型的传递函数及其特点；3. 引导学生学会分析自动控制系统的性能指标，如稳定性、快速性和准确性。
技能目标：1. 培养学生运用数学工具建立自动控制系统模型的能力；2. 培养学生运用控制理论知识分析自动控制系统性能的能力；3. 提高学生实际操作自动控制系统的技能，如调试、优化和故障排查。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动控制系统的学习兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 引导学生认识到自动控制系统在现代科技发展中的重要性，增强其社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为理论与实际相结合的课程，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：学生已具备一定的数学和控制理论基础，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：结合实际案例，以理论教学为基础，加强实践操作环节，提高学生的综合应用能力。
在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养学生的自主学习能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 自动控制系统的基本概念与分类：包括开环控制系统与闭环控制系统的定义、特点及应用场景。
教材章节：第一章 自动控制原理概述2. 控制系统的数学模型：介绍数学模型的基本概念，传递函数的推导与性质，以及系统建模方法。
教材章节：第二章 控制系统的数学模型3. 控制系统性能分析：讲解稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及相应的性能分析方法。
教材章节：第三章 控制系统的性能分析4. 控制器设计：介绍PID控制器的设计原理、参数调整方法，以及在实际应用中的优化策略。
教材章节：第四章 控制器设计5. 自动控制系统的实践操作：通过实际案例，让学生动手搭建、调试自动控制系统，培养实际操作能力。
教材章节：第五章 自动控制系统的实践操作教学进度安排：第一周：自动控制系统的基本概念与分类第二周：控制系统的数学模型第三周：控制系统性能分析第四周：控制器设计第五周：自动控制系统的实践操作（含实验报告撰写）教学内容遵循科学性和系统性原则，注重理论与实践相结合，使学生在掌握理论知识的基础上，提高实际操作能力。
自动控制系统课程设计报告
三、设计方法步骤及设计校正结构图
3.1校正前系统分析
校正前系统的开环传递函数为：
（求解过程： ，式中 是系统的开环增益。系统的稳态误差为 ， ，取 =16 ）
校正要求:
1）相角裕度：
2）在单位斜坡输入下的稳态误差为：
3）截止频率不低于7.5
(3)校正前结构图:
1)单位阶跃响应分析
>>G1=(16*(0.5749*s+1))/(s*(s+1)*(0.0209*s+1));
>>bode(G1)
校正后的bode图
>> [Gm,Pm,Wp,Wc]=margin(G1)
Gm =Inf Pm =74.6524 Wp =Inf Wc =9.1425
可以看出校正后系统的裕度为74.6524，截止频率为9.1425，全部满足要求。
在MATLAB中编写如下程序：
>> G=tf([16],[1,1,0]);
>> feedback(G,1);
>> step(ans,30)
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。
2)利用MATLAB绘画未校正系统的bode图
在MATLAB中编写如下程序：
校正装置结构图如下：
利用MATLAB绘画校正装置的bode图
程序如下：
>>s=tf('s');G=(0.5749*s+1)/(0.0209*s+1); %系统模型
>>bode(G) %绘制系统的Bode图
校正装置Bode图如下：
自动控制系统计算机仿真课程设计
自动控制系统计算机仿真课程设计一、设计背景自动控制系统是现代控制理论在工程实践中应用的一个重要领域，在诸如工业控制、航空航天、军事装备等领域都有广泛应用。
为了方便学生深入理解自动控制系统的原理和应用，让学生熟悉自动控制系统的建模、仿真和控制方法，本设计课程采用计算机仿真的方法进行教学。
二、设计目标1.让学生掌握自动控制系统的基本原理和应用，了解自动控制系统的各部分组成和功能。
2.培养学生独立进行系统建模和仿真的能力，掌握MATLAB等软件实现自动控制系统仿真的方法。
3.让学生通过实践掌握控制算法的设计和实现，提高学生的分析和解决问题的能力。
三、设计内容本课程设计分为以下四个部分：1. 自动控制系统建模本部分将在讲解自动控制系统的概念、原则和应用基础上，引导学生进行系统建模。
我们将以一个缸内压力的控制系统为例，进行建模和仿真的讲解。
学生需要完成系统建模、系统参数假设、控制策略设计等步骤。
在此基础上，我们将使用Simulink等软件进行系统的仿真，并分析仿真结果。
2. 控制系统性能分析本部分将以均方根误差和最大偏差两个指标为例，引导学生进行控制系统性能分析。
学生需要了解这两个指标的含义及其适用范围，进行仿真实验并分析实验结果。
3. 控制算法设计本部分将在讲解PID控制算法、自适应控制算法、模糊控制算法等基础上，引导学生进行控制算法的设计。
学生需要选择合适的控制算法进行仿真实验，并进行实验数据分析。
4. 系统鲁棒性分析本部分将以干扰抑制能力和控制鲁棒性为例，引导学生进行系统鲁棒性分析。
学生需要了解干扰产生的原因和控制方法，并进行仿真实验和数据分析。
四、设计要求1.学生需要具备基本的线性代数、微积分和控制理论基础，掌握MATLAB等软件的使用方法。
2.学生需要自主选定一个自动控制系统进行仿真实验，并在课程中完成建模、控制算法设计、实验仿真和数据分析等步骤。
3.学生需按时提交课程设计报告和仿真代码，课程设计报告中需包含设计题目、背景和目的、仿真实验步骤和数据分析结果等内容。
自控课程设计报告
自动控制原理课程设计任务书一、 目的要求1. 目的1. 加深对自动控制原理中的一些基本概念的理解；2. 掌握被控广义对象数学模型试验测试和辨识的方法；3. 掌握闭环系统稳定性、稳态误差和动态响应质量的分析、计算和校正方法；4. 经过对广义对象特性测试和闭环系统运行调试试验，提高实验动手能力；5. 经过MATLAB 、Simulink 仿真计算，提高编程、仿真和计算能力。
2. 要求1. 认真对待课程设计，集中全部精力，抓紧两周时间，圆满完成课程设计任务；2. 认真听老师讲授课程设计，并做好笔记，消化内容，掌握自动控制系统一般的设计步骤和方法；3. 学会用MATLAB/Simulink 仿真计算方法，设计自动控制系统；4. 认真做好测试和运行调试试验，仔细记录数据，分析实验结果；5. 按规定认真写好课程设计报告。
二、 设计题目直流电动机转速自动控制系统设计三、 质量指标要求1. 给定转速：2000转/分2. 稳态误差：理论上0ss e =，实际系统稳态误差，为给定转速值的00053. 动态质量指标：超调量： %5%σ≤调节时间：0.5s t s <四、 完成时间：2周 80学时课程设计报告正文（提纲）第一章 直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1广义对象组成1.1.1 被控制对象直流电动机工作原理和被控制量1.1.2 功率放大器电路及工作原理1.1.3 测速装置组成及工作原理1.2 广义对象数学模型的建立1.2.1 广义对象时间响应特性的测试1.2.1.1 测试实验原理图1.2.1.2 测试过程与方法1.2.1.3 测试结果曲线1.2.2 数学模型辨识1.2.2.1 辨识方法选择1.2.2.2 辨识结果：开环传递函数第二章转速控制系统的理论分析与计算2.1 未校正闭环控制系统的结构图2.2 未校正系统的稳定性分析2.3 系统稳态误差计算2.4 系统动态质量指标计算2.4.1 用闭环零、极点分布计算σ%，ts2.4.2 用开环L(w)、γ(ωc)、ωc 表计算σ%，ts 2.5 计算结果说明（应加校正装置）第三章转速控制系统校正3.1 校正方式的比较与选择3.2 用Bode图选择串联校正装置结构和参数第四章用MATLAB/Simulink仿真设计转速控制系统4.1 未加校正装置的转速控制系统的仿真分析计算4.1.1用MATLAB程序4.1.2用simulink仿真4.2 加串联校正装置时转速控制系统设计4.2.1 用simulink仿真图4.3 确定所选校正装置的结构和参数第五章转速控制系统的校正装置实现和系统运行调试5.1用模拟电路实现校正装置(如图5.1所示)5.2数字校正装置第六章结束语6.1 课程设计的收获和体会6.2 建议第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1广义对象组成1.1.1 被控制对象直流电动机工作原理和被控制量被控对象：电动机被控量：电动机的转速直流电动机的原理基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝线链线圈的磁通发生变化，在线全中产生感应电势。
课程设计自动控制
课程设计自动控制一、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概念、原理和方法，能够分析简单的自动控制系统，并具备一定的自动控制系统设计和应用能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解自动控制的基本概念，包括自动控制系统、控制器、被控对象等；（2）掌握自动控制的基本原理，包括反馈控制、前馈控制、复合控制等；（3）熟悉自动控制的基本方法，包括经典控制方法、现代控制方法等；（4）了解自动控制系统的性能评价，包括稳定性、快速性、精确性等。
2.技能目标：（1）能够运用自动控制理论分析实际问题；（2）具备一定的自动控制系统设计和调试能力；（3）能够使用相关软件进行自动控制系统的设计和仿真。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的科学精神，提高学生分析问题和解决问题的能力；（2）培养学生团队协作意识和沟通能力；（3）使学生认识到自动控制技术在现代社会中的重要性，激发学生学习的兴趣和积极性。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.自动控制基本概念：介绍自动控制系统、控制器、被控对象等基本概念；2.自动控制基本原理：讲解反馈控制、前馈控制、复合控制等基本原理；3.自动控制基本方法：阐述经典控制方法、现代控制方法等基本方法；4.自动控制系统性能评价：分析稳定性、快速性、精确性等性能指标；5.自动控制系统设计：介绍系统设计方法和步骤，包括控制器设计、系统调试等；6.自动控制系统应用：讲解自动控制系统在工程实际中的应用。
三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解基本概念、原理和方法，使学生掌握自动控制理论；2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题能力；3.案例分析法：分析典型自动控制系统的实例，使学生更好地理解自动控制原理；4.实验法：通过实验操作，使学生熟悉自动控制系统的实际应用，提高学生的动手能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们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：提供相关领域的参考书籍，如《现代控制理论》等；3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，为学生提供直观的学习资料；4.实验设备：准备自动控制实验装置，为学生提供实践操作的机会。
自动控制课程设计
自动控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解自动控制的基本原理和概念，掌握控制系统数学模型的建立方法。
2. 学生能掌握控制系统的时域分析法、频域分析法和状态空间分析法，并应用于解决实际问题。
3. 学生能了解不同类型控制器（如PID、模糊控制器等）的原理与特点，分析其适用场合。
技能目标：1. 学生具备运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和性能分析的能力。
2. 学生能设计简单的自动控制系统的模拟电路，并进行调试与优化。
3. 学生能运用所学知识分析和解决实际自动控制问题，具备一定的创新能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习自动控制课程，培养对工程技术的兴趣和热情，增强探究精神和动手能力。
2. 学生在团队合作中学会沟通、协作与分工，培养团队意识和集体荣誉感。
3. 学生认识到自动控制在国家经济建设和国防事业中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业技术课程，旨在培养学生掌握自动控制基本理论、方法和技能，提高解决实际问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础、物理基础和电路基础知识，对工程技术有一定兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实际操作和创新能力培养，提高学生解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制基本原理：控制系统定义、开环与闭环控制系统、反馈与复合控制原理等。
2. 控制系统数学模型：传递函数、状态空间方程、线性系统特性等。
3. 控制系统分析方法：时域分析法（如稳定性、瞬态响应等）、频域分析法（如Bode图、Nyquist图等）、状态空间分析法。
4. 控制器设计：PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
5. 控制系统仿真与实验：运用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和性能分析；设计模拟电路，进行调试与优化。
6. 控制系统实例分析：分析典型自动控制系统的原理、结构和性能，如温度控制系统、电机调速系统等。
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。
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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。
由于晶闸管的单向导电性，需要可逆运行时经常需要采用俩组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路，如图1，电动机正转时，由正组晶闸管VF供电；反转时，由反组晶闸管VR供电。
两组晶闸管分别由两组触发装置进行控制，都能灵活的控制电机的起动、制动和升速、降速。
但在一般情况下不允许让两组晶闸管同时处于整流状态，否则将造成电源短路。
在可逆调速系统中，正转运行时可利用反组晶闸管实现回馈制动，反转时同样可利用正组晶闸管实现回馈制动，总结起来，可将可逆线路的正反转时的晶闸管和电机状态总结为表1。
表1 V-M系统反并联可逆线路的工作状态2、环流的介绍1、环流的定义采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。
如图2中的Ih 。
一般情况，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除。
图2 反并联可逆V —M 系统中的环流（Ih — 环流 Id — 负载电流）2、环流的分类（1）静态环流：两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：直流平均环流---由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流 瞬时脉动环流---两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。
（2）动态环流：仅在可逆V-M 系统处于过渡过程中出现的环流。
3、错位控制无环流系统1、静态环流的错位消除原理采用配合控制的原理，当一组晶闸管装置整流时，让另一组处于待逆变状态，而且两组触发脉冲的零位错开的比较远，避免了瞬时脉动环流产生的可能性，这就是错位控制无环流可逆系统。
具体地说，在α=β配合控制的有换流可逆调速系统中，两组触发脉冲的配合关系是ο180=+r f αα，0=c U 时的初始相位整定在ο9000=+r f αα，从而消除了直流平均环流，但仍存在瞬时脉动环流。
在错位控制的无环流可逆调速系统中，同样采用配合控制的触发移相方法，但两组脉冲的关系是ο300=+r f αα，甚至是ο360=+r f αα，也就是说初始相位整定在οο18015000或=+r f αα。