09级自控课程设计任务书

安徽建筑工业学院

机电系2011－2012第1学期

《自动控制原理》课程设计任务书

课程：自动控制原理

专业：09电气工程及其自动化

班级：

指导教师：李彬彬

一、自动控制原理课程设计的目的与任务

自动控制原理课程设计是综合性与实践性较强的教学环节。本课程设计的任务是使学生初步掌握控制系统数字仿真的基本方法，同时学会利用MATLAB 语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，为今后从事控制系统研究工作打下较好的基础。

二、设计课题

1.模拟随动控制系统的串联校正设计。已知某随动系统固有特性开环传递函数为:

)1)(1()(21++=s T s T s K

s G

其中：T 1=0.1s ，T 2=0.025s 。设计迟后-超前校正装置。使校正后的系统具有如下性能指标：

1) 开环增益K≥100

2) 超调量σp ≤30%

3) 调整时间t s ≤0.5秒

要求：①仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

②将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络)(s G c 的传递函数，

仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。仿真校正后整个系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

③当输入)(t r ＝1（t ）时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线)(t h 。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。

2. 设一系统的开环传递函数为：1)1)(0.5s s(s k (s)G 0++=，试设计串联校正网络)(s G c 要求校正后，系统稳态速度误差系数v K =5秒-1，γ≥400。

要求：①确定采用何种校正装置。仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

②将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络)(s G c 的传递函数，

仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。仿真校正后整个系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

③当输入)(t r ＝1（t ）时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线)(t h 。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。

3. 设单位反馈系统的开环传递函数为：

)101.0)(11.0()(0++=s s s K s G

试设计一校正装置，使系统期望特性满足如下指标：

（1）静态速度误差系数v K ≥250/s ；

（2）截止频率c ω≥30rad/s ；

（3）相角裕度γ≥︒45。

要求：①确定采用何种校正装置。仿真校正前系统的开环对数频率特性图以及系统的根

轨迹图。

②将校正前性能指标与期望指标进行比较，确定串联校正网络)(s G c 的传递函数，

仿真出校正网络的开环频率特性曲线图。仿真校正后整个系统的开环对数频率特性图以及系统的根轨迹图。

③当输入)(t r ＝1（t ）时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线)(t h 。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。

三、课程设计的基本要求

1、 学习掌握MATLAB 语言的基本命令、基本操作和程序设计；掌握MATLAB 语言在自动

控制原理中的应用；掌握SIMULINK 的基本操作，使用SIMULINK 工具建立系统模型进行仿真。

2、 应用MATLAB/Simulink 进行控制系统分析、设计。通过建立数学模型，在MATLAB

环境下对模型进行仿真，使理论与实际得到最优结合。

3、 撰写自动控制原理课程设计报告。

按内容完成设计任务。认真上机，熟练掌握MATLAB 仿真软件，并调试通过，上机结束提交仿真图、运行结果及结果分析。

四、自动控制原理课程设计时间(一周)

1． 查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。

2． MATLAB 语言在自动控制原理中的应用，Simulink 建模方法（1.5天）。

3． 应用Simulink 建立模型并仿真（1.5天）。

4． 验收及校验（0.5天）

五、自动控制原理课程设计地点

机电系机房

六、自动控制原理课程设计报告要求

自动控制原理课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：

1、课程设计理论部分：

1） 串联超前校正

2） 串联滞后校正。

3） 串联滞后－超前校正。

2、课程设计上机部分：

1） MATLAB 语言在自动控制原理中的应用。

2） Simulink 建模方法。；

3） 应用Simulink 对系统进行仿真。

4） 提交仿真运行结果及结果分析。

机电系电工电子实验中心

2011-11-13 注：每班分成三组，第一组做第一题，第二组做第二题，第三组做第三题