线性控制系统课程设计
控制原理大学课程设计
控制原理 大学课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型、稳定性分析、控制器设计等核心知识。
2. 学生能够运用控制理论知识分析实际控制问题，解释控制现象。
3. 学生了解控制技术在现代工程领域的应用，如工业自动化、机器人、航空航天等。
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、仿真和控制器设计的能力。
2. 学生能够运用所学知识解决实际控制问题，设计简单的控制算法和系统。
3. 学生通过小组合作，提高团队协作、沟通表达及问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对控制原理的学科兴趣，认识到控制技术在国家经济发展和国防建设中的重要作用。
2. 学生在学习过程中，培养严谨的科学态度，树立创新意识和实践精神。
3. 学生通过学习控制原理，增强对国家战略需求和社会主义现代化建设的责任感、使命感。
课程性质：本课程为大学本科自动化、电气工程等相关专业的基础课程，旨在使学生掌握控制原理的基本知识和技能，培养解决实际控制问题的能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和工程背景知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论联系实际，强化实践教学，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际控制系统的分析和设计，为后续专业课程学习和工程实践打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 控制系统基本概念：控制系统定义、开环与闭环控制系统、控制系统的性能指标等。
2. 控制系统数学模型：传递函数、状态空间模型、线性系统特性等。
3. 控制系统稳定性分析：李雅普诺夫稳定性、劳斯-赫尔维茨稳定性判据、奈奎斯特稳定性判据等。
4. 控制器设计：PID控制器、状态反馈控制器、观测器设计、最优控制等。
5. 控制系统仿真与实现：运用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和控制器设计。
控制理论课课程设计
控制理论课课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握控制理论的基本概念、原理和应用；技能目标要求学生能够运用控制理论解决实际问题，具备分析和设计控制系统的能力；情感态度价值观目标要求学生培养对控制理论的兴趣和热情，提高科学思维和创新能力。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述和理解控制理论的基本概念和原理。
2.分析和解决控制系统的问题，运用控制理论进行设计和优化。
3.掌握控制理论在工程和科学领域的应用。
4.培养对控制理论的兴趣和热情，提高科学思维和创新能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括控制理论的基本概念、原理和应用。
教学大纲将按照以下顺序安排：1.控制系统的基本概念和术语，如系统、输入、输出、反馈等。
2.控制理论的基本原理，如稳定性、线性、非线性、时域分析等。
3.控制算法和设计方法，如PID控制、状态空间控制、模糊控制等。
4.控制系统的应用案例，如工业自动化、机器人控制、航空航天等。
具体的教学内容将参考教材和相关参考书籍，结合实际情况进行调整和安排。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解和解释控制理论的基本概念和原理，帮助学生理解和掌握知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论和交流，促进学生思考和解决问题。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解控制理论在工程和科学领域的应用。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲手操作和观察控制系统的行为，加深对控制理论的理解。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
包括：1.教材：选择合适的控制理论教材，提供学生学习和参考。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的学习资源。
3.多媒体资料：制作PPT、动画、视频等多媒体资料，直观地展示控制理论的概念和原理。
4.实验设备：准备控制系统实验设备，让学生进行实验操作和观察。
线性系统理论和设计
线性系统理论和设计是控制工程中的重要内容，涉及到对线性系统的建模、分析和控制设计。
以下是关于线性系统理论和设计的基本内容：
1. 线性系统模型
-线性系统描述：线性系统是指具有线性性质的动态系统，其输出与输入之间满足线性关系。
-线性系统模型：通常用微分方程、差分方程或状态空间方程描述线性系统的动态特性。
2. 线性系统分析
-系统稳定性分析：通过研究系统的零点、极点等性质来判断系统的稳定性。
-频域分析：通过频率响应、波特图等方法分析系统在频域下的性能。
-时域分析：通过阶跃响应、脉冲响应等方法研究系统在时域下的响应特性。
3. 线性系统设计
-控制器设计：设计合适的控制器来实现系统的性能要求，常见的控制器包括比例积分微分（PID）控制器、根轨迹设计等。
-系统鲁棒性设计：设计具有鲁棒性的控制器，能够抵抗参数变化和外部干扰的影响。
-最优控制设计：利用最优控制理论设计最优的控制器，使系统性能
达到最佳。
4. 线性系统应用
-自动控制系统：将线性系统理论和设计方法应用于自动控制系统，实现对各种工程系统的自动控制和调节。
-信号处理系统：利用线性系统理论设计数字滤波器、信号处理算法等，对信号进行处理和提取。
-机电系统：应用线性系统理论设计机电系统的控制器，实现机电系统的精密控制和运动规划。
线性系统理论和设计在控制工程领域具有广泛的应用，能够帮助工程师分析和设计各种复杂系统的控制策略，提高系统的性能和稳定性。
自动控制原理校正课程设计-- 线性控制系统校正与分析
自动控制原理校正课程设计-- 线性控制系统校正与分析课程设计报告书题目线性控制系统校正与分析院部名称机电工程学院专业10电气工程及其自动（单）班级组长姓名学号设计地点工科楼C 214设计学时1周指导教师金陵科技学院教务处制目录目录 (3)第一章课程设计的目的及题目 (4)1.1课程设计的目的 (4)1.2课程设计的题目 (4)第二章课程设计的任务及要求 (6)2.1课程设计的任务 (6)2.2课程设计的要求 (6)第三章校正函数的设计 (7)3.1设计任务 (7)3.2设计部分 (7)第四章系统动态性能的分析 (10)4.1校正前系统的动态性能分析 (10)4.2校正后系统的动态性能分析 (13)第五章系统的根轨迹分析及幅相特性 (16)5.1校正前系统的根轨迹分析 (16)5.2校正后系统的根轨迹分析 (18)第七章传递函数特征根及bode图 (20)7.1校正前系统的幅相特性和bode图 (20)7.2校正后系统的传递函数的特征根和bode图 (21)第七章总结 (23)参考文献 (24)第一章 课程设计的目的及题目1.1课程设计的目的⑴掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析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。
⑵学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。
1.2课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函数)125.0)(1()(0++=s s s K s G ，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量 30>γ，静态速度误差系数110-=s K v 。
\第二章课程设计的任务及要求2.1课程设计的任务设计报告中，根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正（须写清楚校正过程），使其满足工作要求。
然后利用MATLAB对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析，针对每一问题分析时应写出程序，输出结果图和结论。
线性系统理论基础课程设计
线性系统理论基础课程设计1. 简介线性系统理论是控制科学中不可或缺的基础理论，它研究的是线性系统的性质和行为。
本课程设计旨在帮助学生深入了解线性系统理论的基础概念和方法，培养学生分析和设计线性控制系统的能力。
2. 课程目标本课程的目标是：1.帮助学生了解线性系统的基础概念和性质，如线性性、时不变性、可穿透性、可控性和可观性等；2.帮助学生掌握线性时间不变系统的时域和频域分析方法，如状态空间法、传递函数法、拉普拉斯变换和傅里叶变换等；3.帮助学生了解线性系统的设计方法，包括极点配置法、根轨迹法、频率响应法和最小二乘法等；4.培养学生分析和设计线性控制系统的能力，使其能够在实际应用中解决相关问题。
3. 课程大纲本课程的大纲如下：3.1 线性系统基础概念•线性性、时不变性、可穿透性；•可控性和可观性；•稳定性和稳定性判据。
3.2 线性系统时域分析•状态空间法；•传递函数法。
3.3 线性系统频域分析•拉普拉斯变换；•傅里叶变换；•傅里叶级数。
3.4 线性系统设计方法•极点配置法；•根轨迹法；•频率响应法；•最小二乘法。
3.5 应用实例•根据实际问题设计线性控制系统；•使用 MATLAB 或其他工具进行仿真。
4. 考核方式本课程的考核方式包括：1.课程作业：包括理论掌握程度和问题解决能力；2.课程论文：针对一个实际问题设计线性控制系统，并使用 MATLAB 或其他工具进行仿真；3.期末考试：测验学生的理论知识水平和设计能力。
5. 教学方法本课程将采用以下教学方法：1.讲述理论知识，包括基础概念、时域和频域分析方法、系统设计方法等；2.以典型实例为例，讲述如何应用理论知识解决实际问题；3.利用 MATLAB 或其他工具进行仿真实验，帮助学生掌握实际应用能力；4.布置课程作业和课程论文，通过实际问题和案例分析，培养学生分析和设计线性控制系统的能力。
6. 教学资源本课程需要的教学资源包括：1.课本资料：例如《现代控制工程》、《线性系统理论与设计》等；2.电子资源：例如 MATLAB 或其他仿真工具；3.实验平台：具备线性系统控制实验条件的实验室。
信号与线性系统课程设计
信号与线性系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握信号与线性系统的基本概念，包括信号的分类、线性时不变系统的定义及其性质；2. 学生能够运用数学工具描述信号的特性，分析线性时不变系统的响应，并解决实际问题；3. 学生能够掌握傅里叶级数、傅里叶变换和拉普拉斯变换的基本原理及其在信号处理中的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识对实际信号进行处理，如信号的采样、滤波和调制；2. 学生能够运用数学软件（如MATLAB）进行信号与系统的仿真实验，提高实际操作能力；3. 学生能够通过小组合作，共同分析并解决信号与线性系统领域的问题，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习信号与线性系统，培养对通信工程和电子信息工程的兴趣和热情；2. 学生在学习过程中，养成严谨、求实的科学态度，培养独立思考和创新能力；3. 学生通过小组合作，学会尊重他人意见，提高沟通与交流能力，形成良好的团队合作精神。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，旨在培养学生具备信号与线性系统领域的基本知识和技能，同时提高学生的情感态度价值观。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 信号与系统基本概念：信号分类、连续与离散时间信号、线性时不变系统定义及性质。
教材章节：第一章 信号与系统基本概念2. 数学工具描述信号与系统：差分方程、微分方程、卷积积分。
教材章节：第二章 数学工具描述信号与系统3. 傅里叶级数与傅里叶变换：周期信号的傅里叶级数展开、非周期信号的傅里叶变换。
教材章节：第三章 傅里叶级数与傅里叶变换4. 拉普拉斯变换：拉普拉斯变换的定义、性质、逆变换及应用。
教材章节：第四章 拉普拉斯变换5. 信号处理应用：信号的采样、滤波、调制原理及其实现方法。
教材章节：第五章 信号处理应用6. 线性系统分析：稳定性分析、频率响应特性、零状态与零输入响应。
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一，是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。
而在自动化过程中，仪表的作用愈发重要，是自动化控制的重要组成部分。
因此，在工科专业中，自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。
本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计，主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。
课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。
设置为必修课程。
课时数：64学时，分为48学时的理论课和16学时的实验课。
课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。
理论授课重点讲解基础理论知识，注重理论与实际应用的结合，引导学生了解自动化及仪表测控原理，为后续应用理论打下基础。
实验课重点围绕课程内容，从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解，让学生实际操作并获得实际经验。
在平时教学过程中，老师应设置互动环节，引导学生思考、发问、交流，以达到更好的教学效果。
自动控制原理(Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计)课程设计
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院自动化系课程设计报告设计题目：Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：2010 年 12 月重庆邮电大学移通自动化系制重庆邮电大学移通学院《自动控制原理》课程设计（简明）任务书-供08级自动化专业、电气工程与自动化专业本科生用引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，它有别于毕业设计，更不同于课堂教学。
它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面的分析和综合。
一、设计题目：Ⅰ型二阶系统的典型分析与综合设计二、系统说明：该Ⅰ型系统物理模拟结构如下图：其中R0=100KΩ; C1=C2=10-5F；R2=1/2 R0R f为线性滑动电位器，可调范围为：10-1R0~ 104R0 ，设计过程中可忽略各种干扰，比如：运算放大器的零点漂移，环节间的负载效应，外界强力电力设备产生的电磁干扰等，均可忽略。
三、系统参量：系统输入信号：r（t）；系统输出信号：y（t）；四、设计指标：设定：输入为r（t）=a+bt（其中：a=5rad/secb=4rad/sec）在保证静态指标K v=5（e ss≤0.8）的前提下，要求动态期望指标：σp% ≤8.5% ；t s≤2sec五、基本要求：1. 建立系统数学模型——传递函数；2. 利用频率特性法分析和综合系统（学号为单号同学做）；3. 利用根轨迹法分析和综合系统（学号位双号同学做）;4. 完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验；5. 完成系统综合前后的计算机仿真（验证）实验;六、设计缴验：1. 课程设计计算说明书一份；2. 原系统组成结构原理图一张（自绘）；3. 系统分析，综合用BODE图（或根轨迹图）各一张；4. 系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）各一张；5. 计算机仿真程序框图一张；6. 计算机仿真程序清单一份（附仿真实验结果图）；7. 封面装帧成册；移通学院自动化系指导教师：汪纪峰2010-12-15目录引言 (2)一、系统概述 (7)1.1 设计目的 (7)1.2 系统的工作原理 (7)1.3 系统设计基本要求 (8)二、系统建模 (9)2.1 各环节建模 (9)2.1.1 比较器 (9)2.1.2 比例环节 (9)2.1.3 积分环节 (10)2.1.4 惯性环节 (11)2.1.5 反馈环节 (12)2.2 系统模型 (12)2.2.1 系统框图模型 (12)2.2.2 系统等价框图 (12)2.2.3 系统频域模型 (13)2.2.4 小结 (13)三、系统分析 (14)3.1 稳定性分析 (14)3.1.1 时域分析 (14)3.1.2 根轨迹映证 (14)3.1.2.1 绘制根轨迹 (15)3.2静态精度分析 (16)3.2.1Ⅰ型系统的典型分析 (16)3.2.1.1 跟踪能力 (16)3.2.1.2 ess计算 (16)3.2.2 根轨迹映证 (16)3.3 动态分析K 1 (17)3.3.1 作根轨迹 (18)3.3.2 指标分析 (19)四、系统综合 (20)4.1 校正方案的设计 (20)4.2 ts问题 (20)4.3τ的确定 (21)4.3.1 绘制校正后系统—τ参数根轨迹 (21)4.3.2 绘制τ参数根轨迹 (22)4.3.3 确定满足的σp%的ξ (24)4.3.4 做等ξ线 (24)4.4 确定τA (24)五、系统模拟 (25)5.1 原系统的物理模拟 (25)5.2校正后系统的物理模拟 (26)六、设计小结 (27)6.1心得体会 (27)6.2致谢 (28)七、参考文献 (29)《自动控制原理》课程设计第一章系统概述1.1设计目的主要是培养学生的统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和方法，对工程实际系统进行完整全面分析和综合。
《运动控制系统》课程设计任务书.
《运动控制系统》课程设计任务书一、设计目的与任务课程设计的主要目的是通过设计某直流电机调速系统或交流电机的调速系统或者应用交直流电机的调速的控制系统的设计实践，了解一般电力拖动与控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电力拖动与控制系统设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
二、教学内容及基本要求在接到设计任务书后，按原理设计和工艺设计两方面进行。
1．原理图设计的步骤1)根据要求拟定设计任务。
2)根据电力拖动与控制系统的设计要求设计主电路。
3)根据主电路的控制要求设计控制回路4)要考虑保护环节，如过电压、过电流等的保护。
5)总体检查、修改、补充及完善。
主要内容包括：6)进行必要的参数计算和设计必要的软件控制流程。
7)正确、合理地选择各电器元器件，按规定格式编制元件明细表。
2．工艺设计步骤1)根据电力拖动与控制系统的任务书的设计要求，或者根据运用电力拖动调速等的设计控制对象及工艺的要求，进行分析。
2)选择合适的设计方案，论证设计方案的合理性。
3)根据设计方案设计合适的电力拖动与控制系统的或运用电力拖动调速的控制系统的主电路和控制电路，并画出相应比较相尽得电路图。
4)进行相应的参数进算，包括电子元器件的参数的计算与选取。
5）软件设计至少要包含比较完整的软件设计流程图。
要求学生能独立完成课程设计内容。
达到本科毕业生应具有的基本设计能力。
三、课程教学的特色说明要求学生掌握一定的理论基础知识，同时具备一定的实践设计技能，并且能够电力拖动与控制系统课程中讲授的内容结合实际情况进行系统设计以及编程。
信号与线性系统分析第五版课程设计
信号与线性系统分析第五版课程设计一、实验目的本课程设计旨在加深学生对信号与线性系统分析的理解，通过手动计算和MATLAB仿真的方式掌握线性时不变系统的时域和频域分析方法，并利用系统性能指标及反馈控制方法进行系统设计与优化。
二、实验内容实验一：线性时不变系统的时域分析1.搭建一阶电路系统，并在Matlab中生成信号源，控制输入信号，测量输出响应；2.根据电路的特性计算纯电容或纯电感电路的暂态响应，比较实测结果与计算结果的差异；3.利用搭建的系统进行阻尼比为0.7的二阶系统的暂态响应计算；4.利用搭建的系统进行多个不同阻尼比的系统进行暂态响应计算，并对其进行比较分析。
实验二：线性时不变系统的频域分析1.对系统进行傅里叶分析，得到系统的频率响应函数（Bode图）；2.利用Bode图分析系统的幅频特性和相频特性，并计算系统的增益裕度、相位裕度以及频率响应的极点和零点；3.通过控制系统参数，改变系统频率响应函数，分析结果并优化系统。
实验三：系统设计与优化1.设计一个高通滤波器，并通过测试进行验证；2.在高通滤波器的基础上，加入积分控制器，利用反馈控制的方法对系统进行优化；3.利用控制系统工具箱进行系统的控制与分析。
三、实验要求1.本课程设计为选修课程，仅面向信号与线性系统分析的专业学生。
2.实验时间：共计24学时，每学时为2小时。
3.所有操作步骤均需手动计算并在Matlab中进行仿真，精度控制在小数点后两位。
4.实验报告需使用Markdown格式编写，每次实验需要写出理论计算过程和仿真结果，并进行对比分析。
四、实验评分1.实验一、实验二各占总分30%，实验三占总分40%。
2.每次实验需提交实验报告，报告占总分30%。
3.实验考试占总分40%，包含在线答题和手动计算两部分。
五、参考资料1.信号与线性系统分析第五版，作者：Alan V. Oppenheim、Alan S.Willsky、S. Hamid Nawab。
控制系统课课程设计
控制系统课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握控制系统的基本概念、原理和分析方法，培养学生运用控制系统理论知识解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解控制系统的定义、分类和性能指标；（2）掌握线性系统的状态空间表示、传递函数和频率响应分析方法；（3）理解控制器的设计方法和步骤。
2.技能目标：（1）能够运用状态空间方法分析和设计控制系统；（2）能够运用传递函数法分析控制系统性能；（3）能够运用频率响应法设计控制器。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作精神和自主学习能力；（2）激发学生对控制系统学科的兴趣和好奇心；（3）培养学生的工程实践能力和创新意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.控制系统的基本概念和性能指标；2.线性系统的状态空间表示和传递函数；3.控制系统的设计方法和步骤；4.控制系统性能分析的频率响应法。
具体安排如下：第一课时：控制系统的基本概念和性能指标；第二课时：线性系统的状态空间表示和传递函数；第三课时：控制系统的设计方法和步骤；第四课时：控制系统性能分析的频率响应法。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：用于讲解控制系统的基本概念、原理和分析方法；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解控制系统的设计和分析方法；3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行控制系统的设计和调试，提高学生的实践能力；4.讨论法：学生进行分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《控制系统》教材，用于引导学生学习和复习；2.参考书：提供相关控制系统领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件和教学视频，生动形象地展示控制系统的设计和分析过程；4.实验设备：安排实验室实践环节，提供所需的控制系统实验设备。
系统与控制中的近代数学基础第二版课程设计
系统与控制中的近代数学基础第二版课程设计课程简介本课程是针对控制工程专业的本科生开设的一门数学基础课程，主要介绍了控制系统中常用的数学工具和方法，以及它们在控制系统中的应用。
本课程从现代数学的角度出发，结合工程实例，对控制系统中的数学方法和工具做了详细的讲解。
本课程将系统分为线性和非线性两部分，分别对其进行讲解。
线性部分包括矩阵论、线性空间论、线性代数、线性方程组、线性变换等。
非线性部分包括微分方程、变分法等。
我们将系统的稳定性、可控性、可观性、同步性等方面的内容贯穿于整个课程中。
课程目标•理解与掌握控制系统中的基本数学方法和工具；•熟悉线性和非线性系统的分析方法；•能够通过数学模型对控制系统进行建模并分析；•能够应用所学数学知识解决工程中的实际问题。
课程安排第一章：数学基础本章主要介绍数学分析中的基本概念和工具，包括函数概念、极限、导数、微积分等。
我们将通过一些例题来讲解这些概念和工具。
第二章：矩阵论本章主要介绍矩阵和行列式的基本概念和运算法则，包括矩阵的加法、乘法、逆矩阵、特征值、特征向量等。
我们将通过一些例题来讲解这些概念和工具。
第三章：线性代数本章主要介绍线性空间、线性变换、线性方程组、线性相关性、线性无关性等概念和方法，并结合实例进行讲解。
第四章：微积分本章主要介绍多元函数的微积分，包括偏导数、全微分、极值、拉格朗日乘数法等。
我们将使用一些例题来讲解这些概念和工具。
第五章：微分方程本章主要介绍常微分方程和偏微分方程的基本概念和方法，包括解微分方程的一些基本技巧，如用变量分离法、变系数法、常数变易法等。
我们将通过一些例题来讲解这些概念和工具。
第六章：变分法本章主要介绍变分法的基本概念和方法，并结合实例进行讲解。
课程评估本课程的考核方式包括平时成绩和期末考试。
其中平时成绩占总成绩的30%，主要由课堂参与和作业完成情况组成；期末考试占总成绩的70%。
参考教材1.《线性代数及其应用》（第四版），Gilbert Strang 著，李建民译，机械工业出版社；2.《微积分学习指导与习题解答》（第三版），汪禹译，高等教育出版社；3.《常微分方程教程》（第二版），杨乐译，高等教育出版社。
《伺服控制系统课程设计》
《伺服控制系统课程设计》指导书⾃动化与电⼦⼯程学院⼆零⼀⼋年⼗⽉⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序 (3)⼆、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5)三、考核⽅式和报告要求 (11)⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序（⼀）伺服控制系统程设计的意义伺服控制系统课程设计是⾃动化专业⼈才培养计划的重要组成部分，是实现培养⽬标的重要教学环节，是⼈才培养质量的重要体现。
通过伺服控制系统课程设计，可以培养考⽣⽤所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的⼯程问题的综合能⼒。
本次课程设计要求考⽣在指导教师的指导下，独⽴地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及⼯程实践中常⽤的设计⽅法，具有实践性、综合性强的显著特点。
因⽽对培养考⽣的综合素质、增强⼯程意识和创新能⼒具有⾮常重要的作⽤。
伺服控制系统课程设计是考⽣在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考⽣学习、研究与实践成果的全⾯总结；是考⽣综合素质与⼯程实践能⼒培养效果的全⾯检验；也是⾯向⼯程教育认证⼯作的重要评价内容。
（⼆）课程设计的⽬标课程设计基本教学⽬标是培养考⽣综合运⽤所学知识和技能，分析与解决⼯程实际问题，在实践中实现知识与能⼒的深化与升华，同时培养考⽣严肃认真的科学态度和严谨求实的⼯作作风。
使考⽣通过综合课程设计在具备⼯程师素质⽅⾯更快地得到提⾼。
对本次课程设计有以下⼏⽅⾯的要求:1.主要任务本次任务在教师指导下，独⽴完成给定的设计任务，考⽣在完成任务后应编写提交课程设计报告。
2.专业知识考⽣应在课程设计⼯作中，综合运⽤各种学科的理论知识与技能，分析和解决⼯程实际问题。
通过学习、研究和实践，使理论深化、知识拓宽、专业技能提⾼。
3.⼯作能⼒考⽣应学会依据课程设计课题任务进⾏资料搜集、调查研究、⽅案论证、掌握有关⼯程设计程序、⽅法和技术规范。
《控制系统仿真与CAD》课程设计指导书
《控制系统仿真与CAD》课程设计指导书一、目的和任务配合《控制系统仿真与CAD》课程的理论教学，通过课程设计教学环节，使学生掌握当前流行的演算式MATLAB语言的基本知识，学会运用MATLAB语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能，有效地提高学生实验动手能力。
基本要求：1、利用MATLAB提供的基本工具，灵活地编制和开发程序，开创新的应用。
2、熟练地掌握各种模型之间的转换，系统的时域、频域分析及根轨迹绘制。
3、熟练运用SIMULINK对系统进行仿真。
4、掌握PID控制器参数的设计。
二、设计要求1、编制相应的程序，并绘制相应的曲线。
2、对设计结果进行分析。
3、撰写和打印设计报告（包括程序、结果分析、仿真结构框图、结果曲线）。
三、设计内容1、本次设计有八个可以选择的题目，至少选择两个题目进行设计。
2、“设计报告”要按规定的格式撰写（对于存在“逻辑混乱”、“文字不清”、“作图潦草”等问题的报告，将予以退回重新撰写）。
3、无论计算机录入/打印还是手工书写，均要求用标准A4纸进行撰写，以便于报告最终的批阅与存档。
四、时间安排1、课程设计时间为一周。
2、第1天布置设计题目，讲授设计的要求。
3、第2～4天学生进行设计。
4、第5天教师验收，然后学生撰写和打印设计报告。
选题一：二阶弹簧—阻尼系统的PID 控制器设计及参数整定考虑弹簧－阻尼系统如图1所示，其被控对象为二阶环节，传递函数()G s 如下，参数为M=1kg ，b=2N.s/m ，k=25N/m ，()1F s =。
设计要求：（1）控制器为P 控制器时，改变比例系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。
（2）控制器为PI 控制器时，改变积分系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。
(例如当Kp=50时，改变积分系数大小)（3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%，过渡过程时间Ts<2s, 并绘制相应曲线。
控制原理课程设计
控制原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型的相关知识；2. 使学生了解不同类型的控制器及其适用场景，并能运用相关算法分析控制系统性能；3. 培养学生运用控制原理解决实际问题的能力，如稳定性分析、控制器设计等。
技能目标：1. 培养学生运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统仿真和实验的能力；2. 提高学生团队协作和沟通能力，能在小组讨论中发表自己的观点，倾听他人意见；3. 培养学生分析问题、解决问题的能力，能在实际应用中运用控制原理进行创新设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制工程的兴趣，激发学生主动探索控制领域知识的热情；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，注重理论知识与实践相结合；3. 培养学生具备创新意识和团队合作精神，认识到控制技术在国家经济发展和科技进步中的重要性。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课。
在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生不仅掌握控制原理的基本知识，而且能够将其应用于实际问题，培养具备创新精神和实践能力的优秀人才。
二、教学内容1. 控制系统基本概念：包括控制系统定义、开环与闭环控制、稳定性概念等；教材章节：第一章 控制系统概述2. 控制系统数学模型：线性系统、非线性系统、传递函数、状态空间表示等；教材章节：第二章 控制系统数学模型3. 控制器设计：PID控制器、状态反馈控制器、观测器设计等；教材章节：第三章 控制器设计4. 控制系统性能分析：稳定性分析、稳态误差分析、动态性能分析等；教材章节：第四章 控制系统性能分析5. 控制系统仿真与实验：利用MATLAB软件进行控制系统仿真、实验操作和数据分析；教材章节：第五章 控制系统仿真与实验6. 控制系统案例分析与创新设计：分析实际控制系统案例，进行创新设计；教材章节：第六章 控制系统案例分析与创新设计教学内容安排和进度：本课程共计32课时，教学内容按以下进度进行：1. 控制系统基本概念（2课时）2. 控制系统数学模型（6课时）3. 控制器设计（8课时）4. 控制系统性能分析（6课时）5. 控制系统仿真与实验（6课时）6. 控制系统案例分析与创新设计（4课时）三、教学方法针对本课程的教学目标和教学内容，采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：用于讲解控制系统基本概念、数学模型、控制器设计等理论知识点。
现代控制理论及其MATLAB实践课程设计
现代控制理论及其MATLAB实践课程设计一、前言现代控制理论是电子信息类学科中的重要基础课程，本门课程主要介绍现代控制理论的内容以及如何运用MATLAB进行实际计算和仿真实践。
这门课程的目的在于掌握现代控制理论基础知识，熟悉控制系统的数学模型，能够使用MATLAB实现控制策略和算法，以及评价系统的性能，为学生今后的工程实践打下坚实基础。
二、课程大纲1. 控制系统基础知识•控制系统的基本概念和分类•系统建模的方法与技巧•信号与系统的基本原理•控制系统的基本结构2. 线性系统理论•系统传递函数及其性质•系统稳定性分析•系统稳定性判据•实际系统的频率响应分析3. 分布式控制系统•分布式控制系统的基本概念•分布式控制系统的信号传递与通信•分布式控制系统的分析与设计•广域网络上的分布式协同控制4. MATLAB模拟与实践•MATLAB基本操作和编程技巧•线性系统建模及仿真•控制策略和算法设计•控制系统的性能评价和优化三、课程设计本门课程的设计旨在提高学生的实际操作能力和创新思维能力，具体安排如下：1. 实验教学环节本课程将采用小班教学，分为理论课和实验课两个环节。
实验教学环节有以下几方面内容：•实验一：MATLAB基础操作练习•实验二：建立线性系统的模型及其控制•实验三：分布式控制系统设计和实现•实验四：MATLAB仿真结果分析及评价2. 课程设计要求每个小组的组长需要编写一个小组实验报告，其中要求包括以下内容：•实验目的、原理和方案•实验步骤详解和MATLAB代码实现•实验数据处理和仿真结果分析•实验心得与体会在每个实验课后，小组同学之间需要进行合作协作，并在组长指导下共同完成实验报告的撰写和提交。
四、总结通过本门课程的学习和实践，学生能够深入理解现代控制理论的基本原理及其应用，在MATLAB仿真环境下逐步掌握系统建模、控制策略设计和控制系统性能评价等关键步骤。
同时，本课程的课程设计能够培养学生的实际操作能力和创新思维能力，为他们今后的工程实践打下坚实基础。
(整理)控制系统综合课程设计—切换系统的仿真
目录题目：切换系统的仿真 (2)摘要 (3)1 引言 (4)2 一般控制系统 (4)2．1 控制器的设计 (4)2．2 仿真实例 (5)2．3 改变参数对系统性能的影响 (6)2.3.1 时滞环节对系统性能的影响 (7)2.3.2 切换函数对系统性能的影响 (8)2．4 状态观测器的设计 (10)2.4.1 仿真实例 (10)3 非线性系统 (12)3．1 非线性切换系统的稳定性 (12)3．2 改变参数对非线性系统性能的影响 (16)3.2.1 时滞环节对系统性能的影响 (16)3.2.2 切换函数对系统性能的影响 (17)3．3 非线性系统的控制器设计 (18)3.3.1 仿真实例 (18)4 结论 (21)参考文献 (23)题目：切换系统的仿真问题描述：利用Matlab 软件仿真如下随机切换系统1、一般控制系统：)())(()()(t u D t t x B t x A t xσσσστ+-+= 其中x 为状态，u 为控制。
2、非线性系统：)))((())(()()(t d t x g W t x g B t x A t x-++=σσσ 要求：（1）给出仿真程序，系统的状态曲线；（2）改变参数，探索控制算法的设计及其性能。
课程设计报告摘要1 引言切换系统是一个由一个系列的连续或离散的子系统以及协调这些子系统之间起切换的规则组成的混合系统。
关于切换系统最重要的研究是关于其稳定性能的研究，切换系统的稳定性具有三个基本问题：对于任意切换序列系统的稳定性；对给定的某类切换序列系统的稳定性；构造使系统能够稳定的切换序列，即镇定问题。
切换系统的稳定性有一个显著的特点是，其子系统的稳定性不等于整个系统的稳定性，即可能存在这样的情形，切换系统的每个子系统的是稳定的，但是在按照规则进行切换时，会导致整个系统不稳定，与此相对，也可能存在这样的情形，尽管每个子系统是不稳定的，但是可以通过某种切换规则使整个系统稳定。
控制系统课程设计--转速反馈控制直流调速系统的仿真
控制系统课程设计--转速反馈控制直流调速系统的仿真控制系统课程设计设计内容:转速反馈控制直流调速系统的仿真院系: 信息科学与技术部专业: 电气工程及其自动化班级 : 11Q电气7 班目录一.仿真软件的选用 ..................................................................... .. (1)1.1 MATLAB简介 ..................................................................... . (1)1.2 对SIMULINK的简介 ..................................................................... ................................. 1 二.仿真框图及说明 ..................................................................... .. (2)2.1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图 .....................................................................22.2仿真参数要求 ..................................................................... ................................................ 2 三.仿真模型图及参数设置 ..................................................................... ......................................... 2 四.仿真结果 ..................................................................... .. (4)4.1 仿真过程 ..................................................................... . (4)4.2调节器参数的调整 ..................................................................... ........................................ 6 五. 总结...................................................................... . (8)六.参考文献 ..................................................................... ................................................................. 9 七.致谢...................................................................... ........................................................................9一.仿真软件的选用1.1 MATLAB简介MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
线性控制系统课程设计
线性控制系统课程设计(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--自动控制原理课程设计实验报告学部：机械与电气工程学部专业：电气工程及其自动化班级：姓名：杨晓琨学号：小组成员：制作日期：2011年12月31日一、课程设计题目：线性控制系统的设计与校正二、课程设计内容：在前面做过的二阶系统动态、稳态性能研究实验中，我们看到一个控制系统的动态性能、稳定性和稳态性能指标通常是矛盾的，增大系统的开环增益可以降低稳态误差，但是也会减小阻尼比，使系统的超调量和振荡加强。
同样，增加开环积分环节可以提高系统型别，使输出跟踪输入的能力加强，消除某种输入信号时系统产生的误差，但是却有可能导致系统动态性能恶化，甚至不稳定。
为了使控制系统同时具有满意的动态、稳态性能，就需要加入一些环节，以消除系统的某些缺陷，使之具有满意的性能。
这些加入的环节称为校正环节或校正装置，通常由一些元件或电路组成。
本次课程设计的主要任务是学习如何设计一个满意的控制系统校正装置，具体内容如下：1、拟定一个线性控制系统，确定传递函数和模拟电路，并在自动控制原理实验箱上搭建实际电路，输入阶跃信号（用适当周期的方波信号模拟），测量系统各项动态、稳态性能指标；2、根据工程控制的一般要求提出控制系统的性能指标要求，选择合适的方法设计校正装置，并采用Matlab软件进行仿真。
然后在实验装置上搭建校正后的系统电路，再次测量阶跃输入下的动态、稳态性能指标，与校正前的系统进行比较；3、改变校正装置的相关参数，使系统的性能指标均满足要求三、实验条件：测量仪器、自动控制理论实验装置、具有数据采集功能的数字示波器、装配Matlab 等软件的计算机。
四、设计思路及步骤： 1、时域校正法①自行拟定一个线性控制系统，并确定其开环传递函数：）（1.10)(20+=S KS G （1）性能指标设计要求：阶跃输入下的稳态误差 05.0≤e rss ； 阶跃响应超调量 σp %20≤。
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自动控制原理
课程设计
一、课程设计题目：
线性控制系统的设计与校正
学部：机械与电气工程学部
专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：杨晓琨
学号：
小组成员：
制作日期：2011年12月31日 实验报告
二、课程设计内容：
在前面做过的二阶系统动态、稳态性能研究实验中，我们看到一个控制系统的动态性能、稳定性和稳态性能指标通常是矛盾的，增大系统的开环增益可以降低稳态误差，但是也会减小阻尼比，使系统的超调量和振荡加强。
同样，增加开环积分环节可以提高系统型别，使输出跟踪输入的能力加强，消除某种输入信号时系统产生的误差，但是却有可能导致系统动态性能恶化，甚至不稳定。
为了使控制系统同时具有满意的动态、稳态性能，就需要加入一些环节，以消除系统的某些缺陷，使之具有满意的性能。
这些加入的环节称为校正环节或校正装置，通常由一些元件或电路组成。
本次课程设计的主要任务是学习如何设计一个满意的控制系统校正装置，具体内容如下：
1、拟定一个线性控制系统，确定传递函数和模拟电路，并在自动
控制原理实验箱上搭建实际电路，输入阶跃信号（用适当周期的方波信号模拟），测量系统各项动态、稳态性能指标；
2、根据工程控制的一般要求提出控制系统的性能指标要求，选择合适的方法设计校正装置，并采用Matlab软件进行仿真。
然后在实验装置上搭建校正后的系统电路，再次测量阶跃输入下的动态、稳态性能指标，与校正前的系统进行比较；
3、改变校正装置的相关参数，使系统的性能指标均满足要求
三、实验条件：
测量仪器、自动控制理论实验装置、具有数据采集功能的数字示
波器、装配Matlab 等软件的计算机。
四、设计思路及步骤：
1、时域校正法
①自行拟定一个线性控制系统，并确定其开环传递函数：
）
（1.10)(20+=S K S G （1）性能指标设计要求：
阶跃输入下的稳态误差 05.0≤e rss ；
阶跃响应超调量 σp %20≤。
（2）计算开环放大系数K 的值：
由于本系统是“0”型系统，所以未加校正时，系统在阶跃响应下的稳态误差为 e rss =
11+K ； 要求：e rss 05.0≤
则 K 20≥ ；
取 K=20。
所以，开环传递函数 )11.0(20)(20+=
S S G ； 闭环传递函数 )(S φ= 201.10202++）（S =2100
2020002++S S ； 因此，W n =2100，2ξW n =20，218.02100
10==ξ； 由此可知加校正装置前系统的各项指标为
超调量：σp =21ξξπ--e
%7.49497.0=≈； 调节时间：S T =
n W ξ5.3=0.35s ；
校正前系统的方框图和模拟电路分别如图（1）和图（2）所示：
图（1）校正前系统方框图
图（2）校正前系统模拟图
图（3）系统校正前阶跃响应曲线
图（4） 示波器显示系统校正前阶跃响应曲线
（3）上图说明：
理论计算的超调量σp =%7.49497.0=≈，在matlab 仿真图中，
σp =
%4545.090
.039.0=≈，接近与理论值。
示波器显示的曲线亦如此。
②校正后系统的各项指标为 超调量：0.456ξe 0.22ξ1ξπ
≈⇒=≤--p σ； 调节时间：1s ξω3.5T n S ≤≈， 7.6740.456
3.5ωn =≥； 设校正装置的传递函数为
1
TS 10.1S (S)G C ++= ； 则校正后系统的开环传递函数为
()()1)(TS 20201TS 10.1S (S)Gc(S)G G(S)20++=+⨯++==11.011.0S S 相应的闭环传递函数
T S T
T S T S T TS 1.0/211.01.01.0/2021)1.0(1.02022+++=+++=+=1G(S)G(S)φ(S) T 210=
n ω，T T 1.01.0+=n 2ξω； 取 456.0=ξ, 则，T
T T 1.01.0210456.02+=⨯，则 0065.0=T ； 1
0.0065S 10.1S (S)G C ++= 设校正装置模拟传递函数：)11()(221112S
C R S C R R R S G C ++=
将两个传递函数进行对比得：
Ω==K R R 10021 uF C 11= uF C 022.02=。
图（5） 校正装置模拟图
加上校正装置之后：
图（6）校正后系统方框图
图（7）校正后系统模拟图
图（7）校正后系统阶跃响应曲线
图8 示波器显示系统校正后阶跃响应曲线
（4）上图说明：
理论值的%20≤P σ 在matlab 仿真图中16.095
.015.0==P σ 但是在示波器显示的曲线中，超调量却不像仿真图那样，分析原因，是我们取的电阻太小了，没有使调节时间达到要求，所以使超调量偏小。
四、实验总结：
根据计算所得结果进行相应的时域校正，改造电路，可以获得基本符合性能要求的校正电路。
但是示波器上所显示的波形却有些明显的误差，要想获得更加完美的校正电路波形，还需要更进一步设计并改进实验电路。
五、实验心得体会:
通过这次自动控制原理课程设计，我学会了许多，包括自动控
制原理的一些基础知识、试验箱的一些元件参数、示波器的调节与显示、甚至包括Word文档里的公式编辑器的使用。
以前只是听说过Word 文档功能的强大，可以编辑各种公式，凡是数学物理里面所涉及的复杂符号都可以根据公式编辑器获得，现在才真正实践来验证这一功能。
整个实验下来，从开始老师布置任务时的一头雾水，不知从何下手，到最终结果的实现。
中间，我们设计小组从零开始，细心研究课题，理清思路，计算结果，一步一步进行下去。
开始由于仅限于课本知识，对系统的动态和稳态性能认识不深，也只知道惯性环节和积分环节的模块图，不知如何实现惯性环节和积分环节的模拟电路图，经过查阅资料，慢慢体会到模拟图的设计，这期间我们小组经常争得“面红耳赤”等等。
正是由于这些过程，让我们感受到，什么问题只要你静下心来想，就会有解决的办法，团队的力量也非常重要，正是我们这样较真，才得出最后正确的结果。
明明感觉电路图设计的是正确的，但是，多次连接电路、检查线路，还是不能获得正确的输出波形，当时当时很是纠结。
不过经过，我们共同不懈的努力，还是完成了最终的系统的校正。
当然，在这次课程设计中还存在很多不足的地方，比如说最后示波器出来的虽然是正确的，但是根理论值比较还是有一点误差，只能说明在设计电路的时候考虑的不周全等等，还有就是示波器的使用不够熟练，有好多时候还是在老师的帮助下完成示波器的调节最终显示出比较完美的波形。
经过这次的教训，下次一定会考虑问题更加全面。
争取一次比
一次好。
五、参考文献：
《自动控制原理》（第二版）胡寿松。