《自动控制原理》课程学习心得体会

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20##级电子科学与技术

我是一名电子科学类的学生，专业的培养目标就是要求我们能在电子信息处理、电子系统与通信方面从事产品设计、制造、调试和新技术、新工艺的研究、开发，加之自己对这些的兴趣，因此有必要学习自动控制原理这门课程。大学的需要我们做的更多的是自学、会学，比如一门课程要把握这门课的整体框架，即这门课多的灵魂所在，毕竟我们学的东西很多，如果不每天使用这些，一段很长的时间以后我们又能够记得多少呢，把握一门课的整体框架很重要；还有就是要培养自己快速学习的能力，这个世界有很多东西要学，我们所处的IT 行业新知识的更新速度更是飞快，以后在工作岗位上的许多知识技能都要从头开始，一个人最大的竞争优势就是能在最短的时间内掌握应有的技能……

没有上课以前我所认为的自动控制原理就是讲一些自动控制的某些方法，等接触到这门课程才发现这门课程用到了还多的方面的基本知识，深入了解之后才知道这门课程讲的是一些控制原理的一些原理，自动控制原理的思路，一些数学模型，以及线性系统的分析……

本书的第一章对自动控制原理做了一个概述，正如老师所讲，学一门课程要先了解这门课程的整体结构，反馈控制的基本思想、基本原理、基本方法就是本书的重点，其基本原理是取被控量的反馈信息，用以不断地修正被控量与输入量之间的误差，从而实现对被控对象进行控制的任务。课程的主要内容包括：经典控制理论，现代控制理论，两套理论的建模、分析与综合等。这就是本书的整体框架。

接着开始讲的就是控制系统的数学模型的主要内容，主要讲述了控制系统的实域数学模型、复数域数学模型、结构图与信号流图，此外，还列举了一些具体的建模实例，第三章讲的就是线性系统的时域分析法，首先应掌握典型的输入输出信号，以及什么是动态和稳态过程以及它们的性能。重点是线性连续系统的动态过程分析。一阶系统的分析是指一阶微分方程作为运动方程的控制系统，需要掌握的内容是一届系统对典型输入信号的输出响应。二阶系统是指以二阶微分方程作为运动方程的控制系统，以二阶系统的单位阶跃响应为例，分别研究了欠阻尼的单位阶跃响应，临界阻尼，过阻尼二阶系统的单位阶跃响应。劳斯稳定判据是根据所列劳斯表第一列系数符号的变化，去判别特征方程式根在S 平面上的具体分布，过程如下：

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二○一二～?二○一三学年第 一 学期

信息科学与工程学院

课程设计报告书

课程名称： 自动控制原理课程设计?

班    级： 自动化1001          

学    号：     

姓    名：          

指导教师： 吴怀宇              

二○##年 一 月

一、  设计目的

1、了解控制系统设计的一般方法、步骤。

2、掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法，并掌握对系统进行校正的方法。

3、掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。

4提高分析问题及解决问题的能力。

二、  设计题目与要求

题目：已知单位反馈I型系统原有部分的开环传递函数为：，用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计。

任务：用Bode图设计方法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足动态及静态性指标。如：

（1）要求系统的静态速度误差系数；

（2）系统校正后，相角稳定裕度；

（3）系统校正后，增益裕度。

三、  原始系统的分析   

1、系统开环增益的求取

根据自动控制原理和本题的要求，题目中给定为一个Ⅰ型系统，当输入为单位速度信号时，即,其速度误差系数为：

所以系统的稳态误差：

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目 录

绪论.................................................. 1

一 课程设计的目的及题目................................ 2

1.1课程设计的目的................................... 2

1.2课程设计的题目................................... 2

二 课程设计的任务及要求................................ 3

2.1课程设计的任务................................... 3

2.2课程设计的要求................................... 3

三 校正函数的设计..................................... 4

3.1理论知识......................................... 4

3.2设计部分......................................... 5

四 传递函数特征根的计算............................... 10

4.1校正前系统的传递函数的特征根..................... 10

4.2校正后系统的传递函数的特征根..................... 11

五 系统动态性能的分析................................ 13

5.1校正前系统的动态性能分析......................... 13

5.2校正后系统的动态性能分析......................... 15

六 系统的根轨迹分析.................................. 19

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课程实习报告

课程编号 课程名称 学生姓名 所在班级 联系电话 起止时间 指导教师

j1630122

自动控制原理课程实习

罗达兴 电气1122 137xxxxxxxx 2014.12.15--2014.12.19 徐今强

职称

副教授

一、课程设计的意义

1．学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法。

2．分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响。

3．掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法。

二、课程设计的主要内容

已知典型三阶系统的结构方框图如图1所示：

图1 典型三阶系统结构方框图

图1 典型三阶系统的结构方框图 其开环传递函数为G(S)?

做如下实验内容： K1K2，本实验在此开环传递函数基础上T0S(T1S?1)(T2S?1)

1．典型三阶系统电路模拟研究；

2．典型三阶系统数字仿真研究；

3．分析比较电路模拟和数字仿真研究结果。

三、设计的模拟电路及仿真研究结果

（1)设计模拟电路说明： 该系统开环传递函数为

G(S)?(?1)*(?K1K2K1K21其中)*(?)*(?)?T0ST1S?1T2S?1T0S(T1S?1)(T2S?1)T0=10u*100k=1S；T1=1u*100k=0.1S；T2=1u*500k=0.5S；K1=100k/100k=1；

G(S)?

K2=500/Rx；即

Rx的单位为k?。 K1K2K?T0S(T1S?1)(T2S?1)S(0.1S?1)(0.5S?1) 其中，K=500/Rx，

32系统特征方程为s?12s?20s?20K?0，根据劳斯判据得到：

当0<K<12时， 系统稳定；

当K=12时，系统临界稳定，作等幅振荡；

当K>12时，系统不稳定。

根据K求取Rx，改变Rx即可实现三种类型的实验。

事实上，除了开环增益K对系统的动态性能和稳定性有影响外，系统中任何一个时间常数的变化对系统的稳定性都有影响，对此说明如下：

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目录

摘要... 2

1 超前校正的原理和方法... 3

1.1 超前校正的原理... 3

1.2 超前校正的校正特性... 4

1.3 超前校正的方法和步骤... 5

2 控制系统的超前校正设计... 6

2.1 参数的计算... 6

2.2 超前校正分析及校正... 8

2.2.1 校正装置参数的选择与计算... 8

2.2.2 校正后的验证... 8

2.2.3 校正对系统性能改变的分析... 10

3 simulink仿真... 12

4 心得体会... 14

参考文献... 16

摘要

本设计研究MATLAB在控制系统超前校正设计中的应用，以MATLAB作为设计工具，通过超前校正，设计出一个稳定的控制系统。

所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。本论文研究的是采用频率法进行的串联校正中的超前校正。

通过此次设计，提高MATLAB的实际应用能力和对自动控制理论更深层次的理解。

       关键字：超前校正  自动控制  Matlab  应用

用MATLAB进行控制系统的超前校正设计

1 超前校正的原理和方法

1.1 超前校正的原理

无源超前网络的电路如图1-1所示：

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课程设计任务书

题  目:  转子绕线机控制系统的滞后校正设计                                                                    

初始条件：已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是

要求系统的静态速度误差系数，。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

（1）  MATLAB作出满足初始条件的最小K值的系统伯德图，计算系统的幅值裕度和相位裕度。

（2）  前向通路中插入一相位滞后校正，确定校正网络的传递函数。

（3）  用MATLAB画出未校正和已校正系统的根轨迹。

（4）  课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程，列出MATLAB程序和MATLAB输出。说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排：

指导教师签名：                       2008 年 12 月 20  日

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二○一二～二○一三学年第 一 学期

信息科学与工程学院

课程设计报告书

课程名称：     自动控制原理课程设计   

班    级：     自动化2010级 3班     

学    号：        201004134102        

姓    名：           黄金龙            

指导教师：            柴利            

 20##年1月

一．需求分析

1.设计题目

已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数

用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。

2.设计要求及系统功能分析

任务一：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使闭环系统同时满足如下动态及静态性能指标：

（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差；

（2）系统校正后，相位裕量

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