1、成績 _重慶郵電大學移通學院自動化系自動控制原理課程設計報告題 目 系 別 專業名稱 班 級 學 號 姓 名 指導教師 重慶郵電大學移通學院自動化系制2012 年 12 月15自動控制原理課程設計（簡明）任務書供10級電氣工程及其自動化專業學生用引言：自動控制原理課程設計是該課程的一個重要教學環節，既有別于畢業設計，更不同于課堂教學。它主要是培養學生統籌運用自動控制原理課程中所學的理論知識，掌握反饋控制系統的基本理論和基本方法，對工程實際系統進行完整的全面分析和綜合。一 設計題目：型二階系統的典型分析與綜合設計二 系統說明：該型系統物理模擬結構如下圖所示。 其中：r01m；c1=1uf；r21

2、m； c2=0.2uf；rf為線性滑動電位器，可調范圍為：10-3r0102r0 。設計過程中可忽略各種干擾，比如：運算放大器的零點漂移，環節間的負載效應，外界強力電力設備產生的電磁干擾等。三 系統參量：系統輸入信號：x(t)； 系統輸出信號：y(t)。四 設計指標：用串聯校正的頻率域方法對系統進行串聯校正設計，使系統滿足以下動態及靜態性能指標：1. 在單位斜坡信號x(t)=t作用下，系統的穩態誤差；2. 開環截止頻率；3. 相位裕度；五 基本要求： 1.建立系統數學模型傳遞函數；2.利用頻率特性法分析系統：(1) 根據要求的穩態品質指標，求系統的開環增益值；(2) 根據求得的值，畫出校正前系

3、統的bode圖，并計算出幅值穿越頻率、相位裕量,以檢驗性能指標是否滿足要求。若不滿足要求，則進行系統校正。3.利用頻域特性法綜合系統：(1) 畫出串聯校正結構圖，分析并選擇串聯校正的類型（超前、滯后和滯后-超前校正）；(2) 確定校正裝置傳遞函數的參數；(3) 畫出校正后的系統的bode圖，并校驗系統性能指標。若不滿足，則重新確定校正裝置的參數。4.完成系統綜合前后的有源物理模擬（驗證）實驗：實現校正前、后系統，并得到校正前后系統的階躍響應。六 課程設計報告：1.報告內容（包括課程設計的主要內容、基本原理以及課程設計過程中參數的計算過程和分析過程）；(1) 課程設計計算說明書一份；(2) 原系

4、統組成結構原理圖一張（自繪）；(3) 系統分析，綜合前后精確bode圖各一張；(4) 系統綜合前后的模擬圖各一張（附實驗結果圖）。(5) 計算機仿真程序框圖一張；(6) 計算機仿真程序清單一份（附仿真實驗結果圖）；(7) 封面裝幀成冊；2.總結（包括課程設計過程中的學習體會與收獲、對本次課程設計的認識等內容）；3.提供參考資料及文獻；4.排版格式完整、報告語句通順、封面裝幀成冊。目錄需要自動生成目錄（上網查如何自動生成目錄）一、系統說明（概述）1. 設計目的（1）掌握自動控制原理課程中所學的理論知識；（2）掌握反饋系統的基本理論和方法，對工程實際系統進行全面分析和綜合；（3）掌握控制系統的設計

5、和校正方法；（4）掌握利用matlab對控制理論進行分析，研究和仿真技能；（5）提高分析問題和解決問題的能力。2. 系統原理（簡介）3. 各環節的性能、功能特性說明 (1)放大環節 （2）積分環節 輸出量與輸入量成積分關系的環節，稱為積分環節。其特點：輸出量與輸入量的積分成正比例，當輸入消失，輸出保持不變，具有記憶功能；積分環節受到擾動自身無法達到穩定。 （3）慣性環節 一階慣性環節的微分方程是一階的，且輸出響應需要一定時間后才能達到穩態值，因此稱為一階慣性環節。其特點：輸出信號對輸入信號的響應存在慣性（輸入信號階躍加入后，輸出信號不能突然變化，只能隨時間增加逐漸變化）。4. 設計基本要求 (

6、1）要求輸出等于給定輸入所要求的期望輸出值。（2）要求輸出盡量不受擾動的影響。（3）衡量一個系統是否完成以上兩點，把要求劃為三大性能指標來評價：穩、快、準.5. 設計指標用串聯校正的頻率域方法對系統進行串聯校正設計，使系統滿足以下動態及靜態性能指標：1. 在單位斜坡信號x(t)=t作用下，系統的穩態誤差；2. 開環截止頻率；3. 相位裕度；二、系統建模1. 各個環節模型 比例環節 系統結構如下圖（1），結構框圖如圖（2）， 傳遞函數g1=-k=-=k1 圖（1） 圖（2）（2） 純積分環節 系統結構如下圖（3），結構框圖如圖（4） g2（s）=-=-=-=-=- 圖（3） 圖（4） （3） 慣

7、性環節 系統結構如下圖（5），結構框圖如圖（6） 圖5 圖6 g3（s）=-=-=-2. 系統模型：系統的框圖結構 g0（s）=g1(s)g2(s)g3(s) g0（s)= g(s)= 如下圖（7）整個系統結構圖, 圖（8）為系統框圖結構 圖7 圖83. 簡化框圖 （1）化簡為單位負反饋 （2）系統的開環傳遞函數三、系統分析1. 原系統頻域特性曲線2. 穩定性分析系統的閉環特征方程為作勞斯表： 3. 穩態精度分析ess4. 動態性能分析。 ，小于給定要求。 也小于要求，且穿越斜率為-2，所以可以采用相位超前校正。四、系統綜合1. 利用期望指標繪制bode圖2. 設計校正規律和校正裝置（電路圖、裝置參數） 計算衰減率：確定截止頻率 :確定兩轉折頻率：補償增益：校正后開環頻率特性： 校正計算： 滿足給定要求。3. 系統綜合過程表達（bode圖上）五、系統物理模擬圖1. 原系統模擬圖 2. 原系