【正文】 課程設(shè)計報告( 2012—2013 年度 第 1 學(xué)期)名 稱： 《自動控制理論》課程設(shè)計 題 目：基于自動控制理論的性能分析與校正 一、課程設(shè)計的目的與要求一、 設(shè)計題目基于自動控制理論的性能分析與校正二、 目的與要求本課程為《自動控制理論A》的課程設(shè)計，是課堂的深化。設(shè)置《自動控制理論A》課程設(shè)計的目的是使MATLAB成為學(xué)生的基本技能，熟悉MATLAB這一解決具體工程問題的標(biāo)準(zhǔn)軟件，能熟練地應(yīng)用MATLAB軟件解決控制理論中的復(fù)雜和工程實(shí)際問題，并給以后的模糊控制理論、最優(yōu)控制理論和多變量控制理論等奠定基礎(chǔ)。作為自動化專業(yè)的學(xué)生很有必要學(xué)會應(yīng)用這一強(qiáng)大的工具，并掌握利用MATLAB對控制理論內(nèi)容進(jìn)行分析和研究的技能，以達(dá)到加深對課堂上所講內(nèi)容理解的目的。通過使用這一軟件工具把學(xué)生從繁瑣枯燥的計算負(fù)擔(dān)中解脫出來，而把更多的精力用到思考本質(zhì)問題和研究解決實(shí)際生產(chǎn)問題上去。通過此次計算機(jī)輔助設(shè)計，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下的基本要求：。 SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真軟件，分析系統(tǒng)的性能。三、 主要內(nèi)容1．前期基礎(chǔ)知識，主要包括MATLAB系統(tǒng)要素，MATLAB語言的變量與語句，MATLAB的矩陣和矩陣元素，數(shù)值輸入與輸出格式，MATLAB系統(tǒng)工作空間信息，以及MATLAB的在線幫助功能等。2．控制系統(tǒng)模型，主要包括模型建立、模型變換、模型簡化，Laplace變換等等。3．控制系統(tǒng)的時域分析，主要包括系統(tǒng)的各種響應(yīng)、性能指標(biāo)的獲取、零極點(diǎn)對系統(tǒng)性能的影響、高階系統(tǒng)的近似研究，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的求取。4．控制系統(tǒng)的根軌跡分析，主要包括多回路系統(tǒng)的根軌跡、零度根軌跡、純遲延系統(tǒng)根軌跡和控制系統(tǒng)的根軌跡分析。5．控制系統(tǒng)的頻域分析，主要包括系統(tǒng)Bode圖、Nyquist圖、穩(wěn)定性判據(jù)和系統(tǒng)的頻域響應(yīng)。6．控制系統(tǒng)的校正，主要包括根軌跡法超前校正、頻域法超前校正、頻域法滯后校正以及校正前后的性能分析。四、 進(jìn)度計劃序號設(shè)計內(nèi)容完成時間備注1基礎(chǔ)知識、數(shù)學(xué)模型2012年12月31日2時域分析法、頻域分析2013年1月4日3根軌跡分析、系統(tǒng)校正2013年1月5日4整理打印課程設(shè)計報告，并答辯2013年1月6日五、 設(shè)計成果要求上機(jī)用MATLAB編程解題，從教材或參考書中選題，控制系統(tǒng)模型、控制系統(tǒng)的時域分析法、控制系統(tǒng)的根軌跡分析法、控制系統(tǒng)的頻域分析法每章選擇兩道題。第六章校正選四道，其中根軌跡超前校正一道、根軌跡滯后校正一道、頻域法超前校正一道、頻域法滯后校正一道。并針對上機(jī)情況打印課程設(shè)計報告。課程設(shè)計報告包括題目、解題過程及程序清單和最后的運(yùn)行結(jié)果（曲線），課程設(shè)計總結(jié)或結(jié)論以及參考文獻(xiàn)。 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日二、設(shè)計正文、數(shù)學(xué)模型題目一：求控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)（如圖）方法一（在Matlab中直接編程建模）MaG1=tf([10],[1 1])。G2=tf([2],[1 1 0])。H2=tf([1 2],[1 3])。H1=tf([5 0],[1 6 8])。GH=feedback(G2,H2,+1)。Gc=GH*G1。G=feedback(Gc,H1)結(jié)果為：Transfer function: 20 s^3 + 180 s^2 + 520 s + 480s^6 + 11 s^5 + 43 s^4 + 67 s^3 + 118 s^2 + 252 s 32方法二：（用Matlab軟件的simulink工具搭建模型）求傳遞函數(shù)模型如下：輸入下列程序：[A,B,C,D]=linmod(39。untitled39。)。%將模型轉(zhuǎn)為狀態(tài)空間模型[num,den]=ss2tf(A,B,C,D)。printsys(num,den,39。s39。) %將模型轉(zhuǎn)為傳遞函數(shù)模型運(yùn)行結(jié)果為num/den = s^5 + s^4 + 20 s^3 + 180 s^2 + 520 s + 480 s^6 + 11 s^5 + 43 s^4 + 67 s^3 + 118 s^2 + 252 s 32 可以看出仿真產(chǎn)生了很小的誤差，但是不影響實(shí)際作用分析：經(jīng)過第一個題的嘗試，我已經(jīng)能夠運(yùn)用Matlab軟件建立一些系統(tǒng)模型能建立一些相對復(fù)雜的模型，并求出它的傳遞函數(shù)，這個對我們的實(shí)際生活工作時很有用的，工作中，很多系統(tǒng)的復(fù)雜程度超出了人工運(yùn)算，只有能用計算機(jī)建模，分析不僅運(yùn)算速度大大加快，而且準(zhǔn)確率提高！ 同時，在題中嘗試使用simulink工具搭建模型解答，這種方法能夠大大縮短我們的編程實(shí)踐，如果有復(fù)雜題目，我們應(yīng)該使用simulink搭建模型進(jìn)行仿真，可以的出與理論結(jié)果相差很小的結(jié)果！