自动化自动控制课程设计方案报告

审定成绩：自动控制原理课程设计报告题目：单位负反馈系统设计校正学生姓名罗衡班级0903班院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500060 指导老师杜健嵘设计时间2011.12目录一、设计题目 (1)二、设计要求 (1)三、设计思路 (1)四、设计方法与步骤 (1)（1）确定系统开环增益 (2)（2）分析校正前系统性能指标 (2)（3）选择校正方案 (4)（4）设置校正装置的参数 (5)（5）分析校正后系统性能指标 (6)五、验证与对比 (8)六、参考文献 (9)自动控制原理课程设计一、设计题目设单位负反馈系统的开环传递函数为)12.0)(11.0()(0++=s s s K s G ，用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能：（1）相角裕度045≥γ（2）在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e （3）系统的剪切频率s /rad 3＜c ω二、设计要求（1）分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前校正）（2）详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）（3）用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果） （4）校正前后系统的单位阶跃响应图。

三、设计思路根据题目要求的稳态误差 e ss 的值，确定开环增益 K ，再得到校正前系统的传递函数及频率特性，利用matlab 画出其 bode 图，从图形及结果可以得到校正前系统的相角裕度γ和剪切频率ωc ，判断这两项指标是否符合要求，若不符合，则选择合适的校正装置，确定并计算出校正装置的参数 a 和 T 。

即得校正装置的传递函数，然后得到校正后系统的开环传递函数及频率特性，最后验证已校正系统的γ和ωc 是否都达到要求。

如果有指标仍未达标。

则须另取合适的w c 的四、设计方法与步骤（1）确定系统开环增益单位负反馈系统的误差传递函数为：)12.0)(11.0()12.0)(11.0()()(11)()s (K s s s s s s s H s G s R E +++++=+= 根据稳态误差的定义，在单位斜坡输入信号t t r =)(（2s 1)(=s R ）作用下的稳态误差为：K1)()(1)(lim)]([lim )(lim =+=⋅==∞→∞→∞→s H s G s sR s E s t e e s s s ss现要使稳态误差05.0＜ss e ，则K>20,取开环增益K=21即可满足系统对稳态误差的要求。

半导体NPN三极管β值测量仪设计报告摘要本设计由集成运放LM324比较电路、555波形产生电路、电路、译码电路等模块组合而成。

设计一个微电流源将输出的电流接到待测三极管的基极，给基极一个恒定的电流。

利用三极管将电流放大。

利用比较电路将变化的模拟量转化为高低电平用CD4532编码，CD4511译码，数码管显示。

发挥部分将三极管输出电流接到555上构成一个流控振荡器。

用另一个555搭成单稳态触发器。

两个555的输出相与之后的结果输出到十进制计数器，通过计数器计数后，进行锁存，最后经过译码器并用7段数码管显示出β值。

关键字：NPN三极管β值，流控振荡器，单稳态触发器一、设计题目及要求设计制作一个自动测量三极管直流放大系数β值范围的装置。

1、对被测NPN型三极管值分三档；2、β值的范围分别为80～120及120～160，160～200对应的分档编号分别是1、2、3；待测三极管为空或β小于80时时显示0，超过200显示4；3、用数码管显示β值的档次；4、用数码管显示β值的数值（发挥部分）；5、响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰（发挥部分）。

二、方案的比较与论证根据题目要求，本测试仪由以下几大模块构成：信号发生模块、信号采集模块、信号转换模块、计数显示模块。

三极管β值测试仪框图如图1-1所示：信号发生信号采集信号转换计数显示图1-1 系统框图2.1信号发生模块方案一：利用被测三极管构成放大电路，Q2是被测三极管，其基极电流可由R1、L1限定，把三极管β值转换为电压输出：VR2＝β*IB*R2。

电路图如图1-2所示。

图1-2放大电路方案二：利用三极管构成微电流源，产生恒定的电流，然后经过三极管放大产生电流。

方案一电路简单，但是IB的精度难以调整。

方案二构成了电流源，干扰较小，所以我们采用方案二。

2.2信号采集模块利用运放LM324将三极管产生的放大电流采集出来，产生相应的高低电平。

2.3信号转换模块（发挥部分）方案一：采用压控振荡电路，利用积分电路和滞回比较电路，将电压转换成相应的频率。

自动控制专题课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解自动控制的基本原理和概念，掌握控制系统的数学模型、传递函数及状态空间表示。

2. 学生能够运用控制理论知识，分析控制系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标。

3. 学生能了解常见的自动控制算法，如PID控制、模糊控制等，并掌握其适用范围和优缺点。

技能目标：1. 学生具备运用数学软件（如MATLAB）进行控制系统建模、仿真和性能分析的能力。

2. 学生能够结合实际控制问题，设计简单的自动控制方案，并通过实验或仿真验证其有效性。

3. 学生掌握自动控制相关电路的搭建和调试技巧，能够进行简单的控制系统硬件设计。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习自动控制专题，培养对工程技术的兴趣和热情，增强科技创新意识。

2. 学生能够认识到自动控制在国家经济、社会发展和人民生活中的重要作用，树立社会责任感。

3. 学生在团队合作中进行控制系统的设计与实践，培养沟通协调能力和团队合作精神。

课程性质：本课程为高二年级选修课程，旨在帮助学生掌握自动控制基本理论，提高实践操作能力，培养学生的创新意识和团队合作精神。

学生特点：高二学生在数学、物理等学科方面具备一定的基础，具备一定的逻辑思维能力和动手操作能力，对新技术和新知识充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，采用讲授、讨论、实验等多种教学方法，提高学生的参与度和积极性，确保课程目标的实现。

在教学过程中，注重目标分解和评估，及时调整教学策略，提高教学质量。

二、教学内容1. 自动控制基本原理：控制系统概述、开环与闭环控制、反馈控制原理、控制系统的数学模型。

教学安排：2课时，对应教材第一章内容。

2. 控制系统的数学描述：传递函数、状态空间表示、系统响应分析。

教学安排：3课时，对应教材第二章内容。

3. 控制系统性能分析：稳定性分析、快速性分析、准确性分析。

教学安排：3课时，对应教材第三章内容。

4. 常见自动控制算法：PID控制、模糊控制、自适应控制。

关于自动化的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动化的基本概念，掌握自动化技术的应用领域。

2. 使学生了解自动化系统的组成，掌握其工作原理。

3. 帮助学生掌握自动化技术在生活中的实际案例，提高对技术发展的认识。

技能目标：1. 培养学生运用自动化知识解决实际问题的能力。

2. 提高学生团队协作、动手实践的能力，通过小组讨论和实践操作，设计简单的自动化系统。

3. 培养学生收集、整理、分析自动化技术相关信息的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发他们探索未知、追求创新的热情。

2. 增强学生对我国自动化技术发展的自豪感，培养他们的爱国情怀。

3. 引导学生认识到自动化技术在提高生活质量、促进社会发展中的重要作用，培养他们积极为社会发展贡献力量的责任感。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，注重培养学生的动手实践能力和创新精神。

学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：教师应关注学生的个体差异，因材施教，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与课堂讨论和实践操作。

同时，注重培养学生的团队协作能力和自主学习能力，提高他们的综合素质。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来的学习和工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 自动化基本概念：介绍自动化的定义、发展历程及在现代社会中的应用。

教材章节：第一章 自动化概述内容列举：自动化的定义、发展历程、应用领域。

2. 自动化系统组成及工作原理：分析自动化系统的基本组成部分，包括传感器、执行器、控制器等，并探讨其工作原理。

教材章节：第二章 自动化系统组成及工作原理内容列举：传感器、执行器、控制器、工作原理、典型自动化系统案例。

3. 自动化技术在生活中的应用：介绍自动化技术在工业、农业、家居等领域的具体应用，以实例展示自动化技术的优势。

教材章节：第三章 自动化技术应用内容列举：工业自动化、农业自动化、家居自动化、交通自动化等领域的应用案例。

自动控制操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制系统的基本原理，掌握控制系统的组成、分类及工作方式。

2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，并能运用相关公式进行简单计算。

3. 帮助学生了解自动控制系统的性能指标，如稳定性、快速性、准确性等。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析自动控制系统的能力，能对实际系统进行简单的建模与仿真。

2. 让学生学会使用自动控制设备，进行基本操作和调试，具备一定的动手实践能力。

3. 培养学生利用自动控制系统解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。

2. 引导学生认识到自动控制在国家经济建设和科技进步中的重要作用，增强学生的社会责任感和使命感。

3. 培养学生严谨的科学态度，养成勤奋刻苦、团结协作的良好品质。

本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

课程内容紧密联系课本，确保学生所学知识的实用性和针对性。

通过本课程的学习，使学生能够在理论知识和实践操作方面均取得较好的成果。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。

主要包括以下几部分：1. 自动控制原理：介绍自动控制系统的基本概念、分类及其应用，重点讲解开环控制系统和闭环控制系统的原理及特点。

2. 控制系统数学模型：讲解控制系统的数学描述方法，包括传递函数、状态空间表达式等，并通过实例进行分析。

3. 控制系统性能分析：介绍控制系统的稳定性、快速性、准确性等性能指标，结合教材章节，进行深入讲解。

4. 自动控制设备操作与调试：教授自动控制设备的基本操作方法，包括控制器参数设置、传感器和执行器的使用等，并安排实践环节，让学生动手操作。

5. 自动控制系统仿真与设计：结合教材内容，指导学生运用仿真软件对自动控制系统进行建模、仿真和分析，培养学生的实际操作能力。

自动化课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动化的基本概念，掌握自动化系统的工作原理；2. 使学生掌握自动化控制系统的类型及各自的特点；3. 引导学生了解自动化技术在现实生活中的应用，认识到自动化技术对社会发展的意义。

技能目标：1. 培养学生运用自动化知识分析和解决实际问题的能力；2. 培养学生设计简单的自动化控制系统的能力；3. 提高学生的动手实践能力，通过课程实验，学会使用自动化设备。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神；2. 培养学生的团队合作意识，使其在小组合作中学会相互尊重、相互支持；3. 增强学生的社会责任感，使其认识到自动化技术对环境保护和资源节约的重要性。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在通过理论教学与实践操作相结合的方式，使学生掌握自动化技术的基本知识和技能。

学生特点：考虑到学生所在年级，已具备一定的物理、数学和信息技术基础，具备初步的分析问题和解决问题的能力。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力，鼓励学生主动探索、创新，培养其解决实际问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 自动化基本概念：自动化定义、自动化系统组成、自动化控制系统分类；2. 自动化控制原理：反馈控制、开环控制、闭环控制；3. 自动化技术应用：工业自动化、农业自动化、家居自动化；4. 自动化控制系统设计：控制系统的建模、控制器设计、系统仿真；5. 自动化设备及其应用：传感器、执行器、控制器、编程语言；6. 课程实验：自动化控制系统的搭建与调试。

教学大纲安排：第一周：自动化基本概念、自动化系统组成；第二周：自动化控制系统分类、反馈控制原理；第三周：开环控制与闭环控制、工业自动化应用；第四周：农业自动化、家居自动化；第五周：控制系统的建模、控制器设计；第六周：系统仿真、自动化设备介绍；第七周：课程实验一：传感器应用；第八周：课程实验二：执行器与控制器编程；第九周：课程实验三：自动化控制系统搭建与调试。

自动控制原理课程设计课题：自动控制原理课程设计专业：电气工程及其自动化班级：期：2014.12.22-2014.12.29 成绩：重庆大学城市科技学院电气信息学院目录1设计目的 (1)2设计要求 (1)3设计题目 (1)4实现过程 (2)4.1校正前系统的Bode图计算与稳定性（手工） (2)4.2校正前系统的根轨迹计算与闭环系统稳定性（手工） (3)4.3校正前系统幅频特性Matlab分析 (5)4.4校正前系统的奈奎斯特图Matlab仿真分析 (6)4.5校正后系统的Matlab仿真分析 (7)4.5.1校正装置的幅频特性 (7)4.5.2校正后系统幅频特性分析 (8)4.5.3校正后系统奈奎斯特图分析 (9)4.5.4校正后系统的截止频率ωc、相位裕量γ、穿越频率ωx和幅值裕量h计算 (11)5总结 (11)6参考文献 (11)自动控制原理课程设计报告1设计目的更加熟练掌握Bode图的作图方法，能够使用劳斯判据判定系统稳定性。

能够画出根轨迹图，并且根据分析出系统的稳定性。

掌握根据要求设计校正装置，学会使用Matlab分析Bode图，系统稳定性，能够作出根轨迹图，并且分析系统相关参数，能够使用Matlab分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。

计算校正后系统的截止频率ωc、相位裕量γ、穿越频率ωx和幅值裕量h。

用MATLAB分别画出系统校正前、后的开环系统奈奎斯特图，并进行分析。

能够利用所学知识分析校正装置对系统的影响。

2设计要求1、手动画出未校正系统的Bode图，分析系统是否稳定。

2、手动画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。

3、设计系统的串联滞后超前校正装置，使系统达到下列指标。

（1）静态速度误差系数K v ≥ 100s-1；（2）相位裕量γ ≥ 40°。

（3）截止频率ωc＝20rad/s。

4、给出校正装置的传递函数。

5、用MATLAB分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。

自动控制课程设计简单一、课程目标知识目标：1. 理解自动控制的基本概念，掌握自动控制系统的数学模型及特性。

2. 学会分析自动控制系统的性能，了解系统稳定性、快速性和准确性的评价标准。

3. 掌握典型自动控制系统的结构及其工作原理。

技能目标：1. 能够运用数学模型对自动控制系统进行描述，并绘制系统方框图。

2. 学会使用控制原理分析自动控制系统的性能，并提出相应的优化方案。

3. 能够运用所学知识，设计简单的自动控制实验，并完成实验报告。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学生探索未知领域的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，强调实验数据的真实性，提高学生的实践能力。

3. 增强学生的团队协作意识，培养学生在合作中解决问题、分享成果的能力。

本课程针对高中年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，旨在提高学生对自动控制技术的理解和应用能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握自动控制的基本原理，具备分析、设计和优化自动控制系统的能力，并培养他们积极探索、严谨求实、团结协作的精神风貌。

二、教学内容1. 自动控制基本概念：控制系统定义、分类及性能指标（对应教材第1章）。

- 控制系统的数学模型及特性- 控制系统的方框图表示2. 自动控制系统分析方法：稳定性、快速性、准确性分析（对应教材第2章）。

- 控制系统的传递函数- 控制系统的稳定性判断- 控制系统的性能分析3. 典型自动控制系统：比例、积分、微分控制（对应教材第3章）。

- PID控制原理及参数调整- 典型控制系统实例分析4. 自动控制实验设计：实验原理、实验步骤及实验报告撰写（对应教材第4章）。

- 实验方案设计- 实验数据采集与处理- 实验报告撰写要求教学内容安排与进度：第1周：自动控制基本概念及数学模型第2周：控制系统稳定性、快速性、准确性分析第3周：典型自动控制系统原理与实例第4周：自动控制实验设计及实践教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节组织，确保学生能够循序渐进地掌握自动控制相关知识。

自动化控制原理课程设计报告(一)自动化控制原理课程设计报告引言•简要介绍自动化控制原理的重要性和应用场景。

•阐述课程设计报告的目的和意义。

课程设计目标•描述本次课程设计的具体目标和要求。

•解释该目标的意义和对学习者的影响。

设计思路•分析课程设计要求，确定设计思路的基本框架。

•阐述设计思路的合理性和可行性。

•介绍所采用的主要方法和技术。

实施步骤1.项目准备阶段–研究相关资料和文献，了解当前的研究进展和应用场景。

–调研市场上已有的自动化控制系统，分析其特点和优缺点。

2.系统设计阶段–定义系统的功能和性能指标。

–利用系统理论和数学模型设计控制策略。

–根据系统需求和参数设计硬件电路和软件程序。

3.系统实施与调试阶段–制作自动化控制系统的原型。

–进行系统实施和集成测试。

–进行系统调试和优化。

4.系统性能评估阶段–测试和评估系统在不同情况下的性能和稳定性。

–分析评估结果，并对系统进行改进和优化。

5.报告撰写和展示阶段–撰写课程设计报告，并整理相关实验数据和图表。

–准备课程设计的展示材料和演示文稿。

–展示和演示课程设计成果，并回答相关问题。

实施结果与分析•分析所设计的自动化控制系统在实际应用中的性能和稳定性。

•对系统的优点和局限性进行分析和总结。

•提出改进和优化的方向和建议。

结论•简要总结整个课程设计的过程和成果。

•强调该课程设计对学习者的价值和意义。

参考文献•列出参考文献的主要信息。

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