自动控制原理课程设计

自控课程设计 课程设计(论文)设计（论文）题目 单位反馈系统中传输函数研究学院名称 Z Z Z Z 学院 专业名称 Z Z Z Z Z学生姓名 Z Z Z 学生学号 Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课老师 Z Z Z Z Z设计（论文）成绩单位反馈系统中传输函数研究一、设计题目设单位反馈系统被控对象传输函数为 )2)(1()(00++=s s s K s G （ksm7）1、画出未校正系统根轨迹图，分析系统是否稳定。

2、对系统进行串联校正，要求校正后系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统速度误差系数=10。

（2）相角稳定裕度γ>45º , 幅值稳定裕度H>12。

（3）系统对阶跃响应超调量Mp <25%,系统调整时间Ts<15s3、分别画出校正前，校正后和校正装置幅频特征图。

4、给出校正装置传输函数。

计算校正后系统截止频率Wc和穿频率Wx。

5、分别画出系统校正前、后开环系统奈奎斯特图，并进行分析。

6、在SIMULINK中建立系统仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性步骤和回环非线性步骤，观察分析非线性步骤对系统性能影响。

7、应用所学知识分析校正器对系统性能影响（自由发挥）。

二、设计方法1、未校正系统根轨迹图分析根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式根在s平面上改变轨迹。

1）、确定根轨迹起点和终点。

根轨迹起于开环极点，最终开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。

故起于0、-1、-2，最终无穷处。

2）、确定分支数。

根轨迹分支数和开环有限零点数m和有限极点数n中大者相等，连续而且对称于实轴；本题中分支数为3条。

3）、确定根轨迹渐近线。

渐近线和实轴夹角为φa，交点为：σa。

且：φa=(2k+1)πn−m k=0,1,2······n-m-1; σa=∈pi−∈zin−m;则：φa=π3、3π3、5π3；σa=0−1−23=−1。

自动控制原理课程设计一、引言自动控制原理课程设计是为了帮助学生深入理解自动控制原理的基本概念、原理和方法，通过实际项目的设计与实现，培养学生的工程实践能力和创新思维。

本文将详细介绍自动控制原理课程设计的标准格式，包括任务目标、设计要求、设计方案、实施步骤、实验结果及分析等内容。

二、任务目标本次自动控制原理课程设计的目标是设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。

通过该设计，学生将能够掌握PID控制算法的基本原理和应用，了解温度传感器的工作原理，掌握温度控制系统的设计和实现方法。

三、设计要求1. 设计一个温度控制系统，能够自动调节温度在设定范围内波动。

2. 使用PID控制算法进行温度调节，实现温度的精确控制。

3. 使用温度传感器实时监测温度值，并将其反馈给控制系统。

4. 设计一个人机交互界面，能够实时显示温度变化和控制系统的工作状态。

5. 设计一个报警系统，当温度超出设定范围时能够及时发出警报。

四、设计方案1. 硬件设计方案：a. 使用温度传感器模块实时监测温度值，并将其转换为电信号输入到控制系统中。

b. 控制系统使用单片机作为主控制器，通过PID控制算法计算控制信号。

c. 控制信号通过电路板连接到执行器，实现温度的调节。

d. 设计一个报警电路，当温度超出设定范围时能够触发警报。

2. 软件设计方案：a. 使用C语言编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。

b. 设计一个人机交互界面，使用图形化界面显示温度变化和控制系统的工作状态。

c. 通过串口通信将温度数据传输到电脑上进行实时监控和记录。

五、实施步骤1. 硬件实施步骤：a. 搭建温度控制系统的硬件平台，包括温度传感器、控制系统和执行器的连接。

b. 设计并制作电路板，将传感器、控制系统和执行器连接在一起。

c. 进行硬件连接调试，确保各个模块正常工作。

2. 软件实施步骤：a. 编写单片机的控制程序，实现PID控制算法。

b. 设计并编写人机交互界面的程序，实现温度变化和控制系统状态的实时显示。

自动控制原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制原理的基本概念，掌握控制系统数学模型的建立方法；2. 掌握控制系统性能指标及其计算方法，了解各类控制器的设计原理；3. 学会分析控制系统的稳定性、快速性和准确性，并能够运用所学知识对实际控制系统进行优化。

技能目标：1. 能够运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和分析；2. 培养学生运用自动控制原理解决实际问题的能力，提高学生的工程素养；3. 培养学生团队协作、沟通表达和自主学习的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制原理的兴趣，激发学生探索科学技术的热情；2. 培养学生严谨、务实的学术态度，树立正确的价值观；3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，认识到自动控制技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用。

本课程针对高年级本科学生，结合学科特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

课程注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，为培养高素质的工程技术人才奠定基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制原理基本概念：控制系统定义、分类及其基本组成；控制系统的性能指标；控制系统的数学模型。

2. 控制器设计：比例、积分、微分控制器的原理和设计方法；PID控制器的参数整定方法。

3. 控制系统稳定性分析：劳斯-赫尔维茨稳定性判据；奈奎斯特稳定性判据。

4. 控制系统性能分析：快速性、准确性分析；稳态误差计算。

5. 控制系统仿真与优化：利用MATLAB软件进行控制系统建模、仿真和分析；控制系统性能优化方法。

6. 实际控制系统案例分析：分析典型自动控制系统的设计原理及其在实际工程中的应用。

教学内容按照以下进度安排：第一周：自动控制原理基本概念及控制系统性能指标。

第二周：控制系统的数学模型及控制器设计。

第三周：PID控制器参数整定及稳定性分析。

第四周：控制系统性能分析及MATLAB仿真。

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班级：电自1141班学生姓名：Jason学号12指导教师：王彬分院院长：许建平教研主任：高纯斌电气工程学院目录第一章课程设计内容与要求分析 (2)1.1 课程设计内容 (2)1.2 课程设计要求分析 (2)1.2.1 二阶系统综合设计要求分析 (2)1.2.2 直流电机调速设计要求分析 (3)第二章二阶系统综合设计 (4)2.1 校正系统参数及特性图和结构图的确定 (4)2.2 MATLAB仿真实现过程 (6)2.2.1 程序编写 (6)2.2.2 Simulink仿真过程 (8)第三章直流电机调速 (10)3.1 开环直流电机调速 (10)3.2 单闭环晶闸管直流调速系统实验 (10)第四章自控课设总结 (12)参考文献 (13)致谢 (13)第一章课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容本次课程设计内容主要分为两大部分，第一部分为利用有源串联超前校正网络进行二阶系统校正。

通过校正装置开关的开合来比较校正前后的效果差异，主要利用MATLAB进行相关程序的编写和仿真，结合最终的结果经过分析论证最终得出相应结论。

第二部分为直流电动机开环调速实验和单闭环晶闸管直流调速系统实验。

二阶系统综合设计要求：1）开关S闭合引入校正网络后，在单位阶跃输入信号作用时，’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°；开环截止频率ωc2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数；3）手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线；4）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；5）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；6）根据计算结果确定有源超前网络元件参数R、C值。

直流电动机调速设计要求：1）未接入反馈回路时直流电动机的转速随负载的变化而产生变化；2）通过晶闸管直流调速系统对系统进行调速；3）接入反馈后在给定电压和负载下产生一个转速，通过负载的改变系统转速能恢复到原来的状态；4）利用电力系统试验台进行试验。

名称：《自动控制原理》课程设计题目：基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系：建筑环境与能源工程系班级：学生姓名：指导教师：目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。

设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。

使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。

通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。

通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求：1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。

2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。

3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。

目录一．绪论 (2)1.1相关背景知识 (2)1.2课程设计目的 (2)1.3课程设计任务 (2)二．通过matlab求校正装置的传递函数 (3)三．系统校正前后的分析 (4)3.1特征根的对比 (4)3.2三种响应曲线的对比 (5)3.2.1校正前后的单位脉冲响应曲线对比 (5)3.2.2校正前后的单位阶跃响应曲线对比 (7)3.2.3校正前后的单位斜坡响应曲线对比 (8)四．动态性能的对比 (10)五．系统校正前后的根轨迹 (12)六．系统校正前后的Nyquist图 (14)七．系统校正前后的Bode图 (16)八.心得体会 (18)九.参考文献 (19)一．绪论1.1相关背景知识《自动控制原理》作为自动控制系列课程的实践性教学环节的教程，是新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材之一。

该课程综合性强、知识覆盖面广,要求学生具有《工程数学》、《电路》等基础知识,以及较强的计算能力。

而《自动控制原理课程设计》能够帮助学生进一步巩固自控基础知识,并结合电路、电子技术,加强实践操作能力，因此具有很重要的意义。

1.2课程设计目的1.掌握自动控制原理的时域分析法，根轨迹法，频域分析法，以及各种补偿（校正）装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标。

2.学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。

1.3课程设计任务题目：已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为m m 1m 2012m n n 1n 2012n b b b b ()s s s G s a s a s a s a ----++++=++++ （n m ≥）。

参数n 210a ,a ,a ,a 和m 210b ,b ,b ,b 以及性能指标要求因小组而异。

本组题目: 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(S 1)(0.125S 1)=++，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相角裕量030γ>，静态速度误差系数1v K 10s -=设计要求：1）首先， 根据给定的性能指标选择合适的校正方式对原系统进行校正，使其满足工作要求。

自动控制原理-教案一、课程简介1.1 课程背景自动控制原理是工程技术和科学研究中的重要基础，广泛应用于工业、农业、医疗、航空航天等领域。

本课程旨在介绍自动控制的基本理论、方法和应用，使学生掌握自动控制系统的基本原理和设计方法，具备分析和解决自动控制问题的能力。

1.2 教学目标（1）理解自动控制的基本概念、原理和分类；（2）掌握线性系统的数学模型建立和求解方法；（3）熟悉系统的稳定性、瞬态和稳态性能分析；（4）学会设计简单的线性控制器；（5）了解自动控制技术的应用和发展趋势。

二、教学内容2.1 自动控制的基本概念（1）自动控制系统的定义和分类；（2）自动控制系统的组成和基本环节；（3）自动控制系统的性能指标。

2.2 线性系统的数学模型（1）连续时间线性系统的数学模型；（2）离散时间线性系统的数学模型；（3）系统的状态空间表示。

2.3 系统的稳定性分析（1）连续时间线性系统的稳定性；（2）离散时间线性系统的稳定性；（3）系统稳定性的判定方法。

2.4 系统的瞬态和稳态性能分析（1）连续时间线性系统的瞬态响应；（2）离散时间线性系统的瞬态响应；（3）系统的稳态性能分析。

2.5 控制器的设计方法（1）PID控制器的设计；（2）状态反馈控制器的设计；（3）观测器的设计。

三、教学方法3.1 讲授法通过课堂讲授，系统地介绍自动控制原理的基本概念、理论和方法。

3.2 案例分析法通过分析实际案例，使学生更好地理解自动控制系统的原理和应用。

3.3 实验法安排实验课程，让学生亲自动手进行实验，培养实际操作能力和问题解决能力。

3.4 讨论法组织学生进行课堂讨论，促进学生思考和交流，提高分析和解决问题的能力。

四、教学评估4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等，占总成绩的30%。

4.2 期中考试通过期中考试检验学生对自动控制原理的基本概念、理论和方法的掌握程度，占总成绩的30%。

4.3 期末考试通过期末考试全面评估学生对自动控制原理的掌握程度，占总成绩的40%。

自动控制原理简明教程课程设计一、前言自动控制原理是自动化学科中的核心课程，是培养自动控制专业学生的重要课程之一。

本文档介绍了自动控制原理课程设计的内容和考核要求，旨在帮助学生更好地掌握自动控制原理的相关知识和技能。

二、课程设计背景自动控制原理是一门理论性较强的课程，需要学生掌握较多的数学和物理知识，对学习难度较大。

为了增强学生的学习兴趣，培养学生的实际动手能力，本次课程设计增加了实验环节，使得学生在学习理论知识的同时，能够更好地将所学知识应用到实际问题中，提高学生的应用能力。

三、课程设计内容自动控制原理课程设计包括以下内容：1. 理论部分理论部分主要包括以下内容：•自动控制系统的基本概念•自动控制系统的数学模型•控制系统的性能指标•控制系统的稳定性分析•控制器的设计与实现•系统鲁棒性分析2. 实验部分实验部分主要包括以下内容：实验一：传递函数建模及可控性分析在这个实验中，我们将学习传递函数的建模方法，并探究传递函数的可控性分析方法。

实验二：比例控制器的设计与实现在这个实验中，我们将学习比例控制器的基本原理，并实现比例控制器的设计和实现。

实验三：积分控制器的设计与实现在这个实验中，我们将学习积分控制器的基本原理，并实现积分控制器的设计和实现。

实验四：比例积分控制器的设计与实现在这个实验中，我们将学习比例积分控制器的基本原理，并实现比例积分控制器的设计和实现。

实验五：控制器参数整定在这个实验中，我们将学习控制器参数整定的基本原理，并实现控制器参数的整定。

3. 报告撰写在课程设计中，学生需要完成一个完整的实验报告，包括实验原理、实验过程、实验结果、数据处理及分析等内容。

四、考核要求本次课程设计的考核主要包括以下内容：1. 实验成绩根据实验成绩，评估学生对于自动控制原理的理解程度和实际动手能力。

2. 报告成绩根据报告的质量和内容，评估学生的思维能力和综合素质。

3. 总评成绩综合考虑实验成绩和报告成绩，给出总评成绩。

自动控制原理第一版课程设计一、设计背景自动控制是现代工业生产不可缺少的一项技术，自动控制系统的设计与实现是控制理论必修的一门课程。

为了更好地掌握自动控制原理，本文提出了一种自动控制原理课程设计方案，以培养学生的自主学习、团队协作和系统设计综合能力。

二、设计目标通过本课程设计，旨在达成以下目标：1.督促学生深入理解和应用自动控制原理；2.增强学生的团队协作和交流能力；3.培养学生解决实际问题的技能和实践能力。

三、设计流程1. 阶段一：自动控制原理理论学习在第一阶段，学生将掌握自动控制原理的基本理论与方法。

此阶段的课程设置涵盖以下内容：1.自动控制系统的基本概念和应用案例；2.微积分和线性代数基础知识；3.控制系统的数学模型建立和传递函数控制面板设计；4.控制系统稳态和暂态响应分析；5.控制系统PID控制器设计和参数整定。

2. 阶段二：课程设计任务分配和问题解决在第二阶段，教师将根据学生的兴趣和专业背景，为每个小组分配不同的课程设计任务。

学生将由小组负责相应的设计任务，并利用所学知识解决问题，完成系统设计。

这一阶段主要包括以下内容：1.小组的组建及课程任务分配；2.阅读文献、收集信息，并提出问题；3.利用所学知识解决实际问题；4.小组讨论、汇报和修改设计方案。

3. 阶段三：系统设计与展示在第三阶段，小组将根据设计任务完成相应的系统设计，并进行展示。

主要内容包括：1.掌握复杂系统的设计思路和方法；2.应用PID控制器进行系统设计与模拟仿真；3.使用自动控制仪器进行实验控制；4.完成实验报告，撰写设计文档及展示海报；5.展示和分享自己的设计成果。

四、课程设计的意义自动控制原理课程设计方案的实施对于学生未来的工作和发展具有积极的意义：1.帮助学生明确专业方向并了解行业发展趋势；2.培养学生解决实际问题的能力及团队意识；3.培养学生的科学研究能力和科学探索精神；4.培养学生的自主学习和终身学习思想。

五、结语本课程设计方案致力于让学生了解自动控制原理的基本理论和应用方法，提高学生的自主学习、团队协作能力及系统设计综合能力。