自动控制课程设计.docx

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1、自动控制课程设计 自动控制课程设计报告 学院：机械与电子工程 专业：自动化 班级：10306203 姓名：王海 学号：1030620308 指导教师：胡开明 2022年11月15日 概论 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式的高科技计算环境。 它将、科学数据可视化以及非动态系统的和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效的众多科学提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算

2、软件的先进水平。 MATLAB工作界面 MATLAB和、并称为三大软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行运算、绘制和数据、实现、创建用户界面、连接其他的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、与通讯、设计与分析等。 一、设计要求 1、完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守 实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查 运行结果

3、，原则上不对中途故障进行排查。 二、设计报告要求 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。 三、设计内容 一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为： 在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； G1（x）=1/3s+1在MATLAB文本为 MATLAB中转换成传递函数、零极点、和状态空间为 G2(x)=2/3s2+s在MATLAB文本为 MATLAB中转换成传递函数、零极点、和状态空间为 2.系统的传递函数模型为，判断系统的稳定性MATLAB文本为 运行文本为 分析：由不同MATLAB函数求得的系统特征方程根是一致的可

4、判断出该系统稳定。 3.单位负反馈系统的开环传递函数为，绘制根轨迹图，并求出与实轴的分离点、与虚轴的交点及对应的增益。 MATLAB文本为 运行结果为 分析：由rlocus函数绘制的根轨迹图可知其与实轴的分离点为-2.1，增益为2.92.与虚轴的交点为0.00267+1.08i,0.00895-1.09i对应的增益分别为7.36和7.5. 4.已知系统的开环传递函数为，绘制系统的Bode图和Nyquist,并能够求出系统的幅值裕度和相角裕度。 MATLAB文本为 运行结果为 Bode图 Nyquist图 分析：由bode图可知该传函的幅值裕度Gm=-49db,相角裕度Pm=-76.2deg。

5、二）控制方法训练 微分先行控制 设控制回路对象，分别采用常规PID和微分先行PID控制后系统输出的响应曲线，比较改进后的算法对系统滞后改善的作用。 结构框图 常规PID控制后系统输出响应曲线 微分先行PID控制后系统输出的响应曲线 分析：微分先行PID和普通PID控制的不同在于它只对被控量微分不对偏差微分，也就是说对给定值无微分作用提高了系统滞后改善。 Smith预估控制 设控制回路对象，设计Smith预估控制器，分别采用常规PID和Smith预估控制 后系统输出的响应曲线，比较改进后的算法对系统滞后改善的作用。 结构框图 Smith预估控制后系统输出的响应曲线 常规PID控制后系统输出响应曲线 分析：采用Smith预估控制补偿了被控对象中的纯滞后部分，消除了纯滞后 部分对控制系统的影响，且不影响系统稳定性。 大林算法控制 设被控对象传函，目标闭环传递函数，试设计大林控制器，并在Matlab中进行验证。 结构框图 采用大林控制器系统输出响应曲线