吉林工师设计报告自动控制原理课程设计专 业： 电气工程及其自动化 设计题目： 二阶系统的综合设计 指导教师： 班级：电自0942学生姓名： 学号： 41 分院院长： 教研主任： 高纯斌 电气工程学院一、设计内容及要求1、设计内容已知单位反馈系统的开环传递函数为，当时，其，要求，。试利用有源串联超前校正网络进行系统校正。2、设计要求1）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；2）根据计算结果确定有源超前网络元件参数R、C值；3）设计原系统模拟电路、校正后系统电路；4）徒手绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；5）搭建电路，输入阶跃信号，记录校正前、后系统的阶跃响应曲线，分析结果；6）利用Matlab仿真软件辅助分析设计，并验算设计结果，绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；7）在Matlab-Simulink下建立系统仿真模型，求校正前、后系统单位阶跃响应特性，并进行系统性能比较；8）设计完成后提交设计报告，内容包括：理论计算设计过程及结果、仿真设计过程及结果、确定校正装置参数的过程，最后说明校正装置的作用；9）手写设计报告，Matlab仿真结果打印。二、参考资料1自动控制原理教材；2自动控制原理实验指导书；3 Matlab相关书籍；三、设计计划（2011年12月5日18日） 时间设计内容56日 布置设计任务、查阅资料、理论设计714日Matlab仿真设计、Simulink仿真分析1518日写设计报告并提交四、时间及地点上午：8: 0011: 00下午：1: 0016: 00地点：新实验楼321、323目录第一章 绪论2第三章 利用MATLAB仿真图形33.1校正前系统33.1.1校正前程序：33.2通过MATLAB绘制出校正装置的bode图如下图343.2.1 校正装置的程序：43.3.校正后系统53.3.1校正后的程序：53.4校正整体图63.4.1校正前.校正后.校正装置的程序：6第四章 利用Simulink仿真分析74.1校正前系统图如图774.2校正后系统图如图884.3仿真设计分析结果：8第五章 设计总结9第六章 参考文献9第七章 评语及成绩10第一章 绪论摘要随着社会生产力的的显著提高，自动控制技术在工业，农业，教育，航天，生物，医学，环境等方面发挥着重要作用。完成一个控制系统的设计任务，往往需要经过理论和实践的反复比较才可以得到比较合理的结构形式和满意的性能，在用分析法进行串联校正时，校正环节的结构通常采用超前校正、滞后校正、滞后超前校正这三种类型，也就是工程上常用的PID 调节器。本次课设采用的超前超前校正的基本原理是利用超前相角补偿系统的滞后相角，改善系统的动态性能，如增加相角裕度，提高系统稳定性能等，而由于计算机技术的发展，matlab在控制器设计，仿真和分析方面得到广泛应用。本次课设采用用Matlab软件对系统进行了计算机仿真，分析未校正系统的动态性能和超前校正后系统是否关键词超前校正；matlab；串联校正；仿真第三章 利用MATLAB仿真图形本章主要是通过MATLAB仿真绘制bode图和单位阶跃响应图3.1校正前系统通过MATLAB绘制出校正前系统的bode图和校正前系统的单位阶跃响应分别如下图1和图2.3.1.1校正前程序：a=10b=1 1 0g1=tf(a,b)bode(g1)grid校正前bode 图 图1校正前系统的单位阶跃响应 图2 3.2通过MATLAB绘制出校正装置的bode图如下图33.2.1 校正装置的程序：a=10b=1 1 0g1=tf(a,b)bode(g1)gridc=0.456 1d=0.114 1g2=tf(c,d)bode(g2)grid校正装置的bode图 图33.3.校正后系统 通过MATLAB绘制出校正后系统的bode图和校正后系统的单位阶跃响应分别如下图4和图5.3.3.1校正后的程序：15a=10b=1 1 0g1=tf(a,b)bode(g1)gridc=0.456 1d=0.114 1g2=tf(c,d)bode(g2)a1=conv(a,c)b1=conv(b,d)g=tf(a1,b1)hold onbode(g)grid校正后系统的bode图 图4校正后系统的单位阶跃响应 图53.4校正整体图3.4.1校正前.校正后.校正装置的程序：a=10b=1 1 0g1=tf(a,b)bode(g1)gridhold onc=0.456 1d=0.114 1g2=tf(c,d)bode(g2)a1=conv(a,c)b1=conv(b,d)g=tf(a1,b1)hold onbode(g)grid校正前.校正后.校正装置的整体图：校正前.校正后.校正装置的整体 图6第四章 利用Simulink仿真分析4.1校正前系统图如图7利用Simulink仿真校正前系统 图74.2校正后系统图如图8利用Simulink仿真校正前系统 图84.3仿真设计分析结果：校正前：调节时间ts=12s峰值时间tp=3s=60校正后：调节时间ts=6s峰值时间tp=1s=20第五章 设计总结每个一课程设计都是一个挑战！ 这次的课程设计也不例外，说实话这次感受最深的到不是关于课设本身的而是要在做课设过程中一定要注意保存，有一次忘记保存之后电脑死机了，结果前面忙了几个小时都白费了，当时真是一个心痛啊。在课设中其实我也学到了很多很多，进一步加深了我对很多控制原理的理解，明白了很多课堂上所学不到的，没搞懂的东西。使我明白怎样综合运用伯德图、奈奎斯特曲线以及根轨迹来分析系统参数和稳定性，让我提高了独立思考解决问题，出现差错的随机应变的能力受益非浅，今后的学习交流应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成数据的分析，系统的控制。第六章 参考文献【1】胡寿松 自动控制原理（第五版）北京：科学出版社.2007【2】张静.MATLAB在控制系统中的应用.北京：电子工业出版社.2007【5】黄坚主.制动控制原理及其应用.北京：高等教育出版社.2004第七章 评语及成绩成 绩：指导教师：