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自动控制原理课程设计题目-V1正文：自动控制原理一直是工科专业中非常重要的一门课程，通过学习这门课程，不仅能够熟悉自动控制的基本原理和方法，还能提高学生的实际应用能力。
在课程的学习过程中，课程设计是一个非常重要的部分，设计一个好的课程题目能够加深学生对知识的理解和应用，同时也可以提升学生的创新能力和实际解决问题的能力。
一、基于微处理器的PID控制器设计这个题目要求学生在掌握PID控制原理的基础上，进一步了解微处理器的工作原理和控制方法，在此基础上设计一个能够实现PID控制的微处理器控制器。
此项目对学生的电子电路设计能力和编程能力提出了很高的要求，但是通过这个项目学生能够更深入的了解PID控制的本质，并在实际中掌握使用微处理器控制PID控制器的方法。
二、基于遗传算法的控制器优化设计在自动控制中，常常需要对控制器的参数进行优化，以达到更好的控制效果。
如果使用传统的方法进行控制器参数的优化，往往需要大量的试验和计算，而且效果未必能够达到最优。
因此，这个题目要求学生使用遗传算法对控制器进行优化设计，在此基础上实现一个自适应控制器。
通过这个项目的实践，学生能够更好地掌握遗传算法的基本原理和方法，并深入掌握自适应控制器的设计方法。
三、基于模糊控制的机器人路径规划机器人路径规划是机器人控制中非常关键而又常用的问题，如果能够设计一个高效且精确的机器人路径规划算法，可以大大提高机器人的工作效率。
这个题目要求学生掌握模糊控制的基本原理和方法，在此基础上设计一个能够实现机器人路径规划的模糊控制算法。
通过这个项目的实践，学生能够更好地掌握模糊控制的设计思路和方法，并提高对实际问题的解决能力。
以上三个课程设计题目都非常具有挑战性和实际意义，通过学生对这些题目的研究，不仅可以提高学生的理论水平，还能够让学生更加熟悉自动控制领域的实际应用情况。
当然，在项目的实践过程中，不可避免地会遇到一些困难和问题，但是这些问题和困难恰恰是学生实际应用能力的锻炼机会，只有在实践中不断摸索，才能更好的掌握自动控制原理的本质和实际应用。
题目一转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
设计控制器满足如下条件：(sG)c1.系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2.系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3.按△=2%要求的系统调节时间为3s左右。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。
隧道长37.82km，位于海底面以下61m. 隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能通过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。
钻机控制系统如图所示。
图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。
该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，并且使扰动引起的稳态误差较小。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。
望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。
望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。
哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下性能：1.在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2.在斜坡输入作用下，稳态误差较小。
09级自动控制原理课程设计题目1、减速直流电机角度控制将减速直流电机的轴通过联轴器与单圈电位器连接，利用电位器可以进行角度测量，设计功率驱动电路实现±12V线性放大，驱动电动机正反转，设计控制器实现0~300度角度控制，静态控制精度2%，超调＜10%。
2、舵机角度控制电路设计舵机内的减速直流电机的输出轴已经与单圈电位器的轴连接好，利用电位器可以进行角度测量，设计功率驱动电路实现±6V线性放大，驱动电动机正反转，设计控制器实现0~180度角度控制，控制精度2%，超调＜10%。
3、LED调光灯亮度控制设计LED线性驱动电路和光敏管进行亮度测量电路，再设计控制器来调节LED驱动电压，实现亮度的自动控制，控制精度2%，。
4、半导体制冷片温度控制设计半导体制冷片的线性驱动电路和热敏元件的测温电路，再设计控制器来调节制冷电压，实现温度控制，控制范围15~25度，控制精度±0.5度，超调＜10%。
5、线性电源的电压控制利用功率管和运放设计线性降压控制电路（不允许用稳压芯片），采用TL431作为基准电压发生器，设计控制器实现输出电压的控制，输入电压波动范围15~30V要求输出电压0~10V，最大电流0.5A，控制精度2%，超调＜5%。
6、直流电机调速系统设计利用直流电机和测速发电机机组，设计电动机线性驱动电路和测速电机滤波和衰减电路，再设计控制器实现电动机的速度控制，控制精度2%，超调量<5%。
7、可控硅水温控制器设计用热得快对热得快对水的温度控制，用热敏元件设计测温电路，功率元件用光耦MOC3020驱动双向可控硅BTA12进行交流电的功率调整，再设计控制器对水温进行控制，要求控制范围40~90度，控制精度2%，超调量<5%。
8、继电器水温控制器设计用热得快对热得快对水的温度控制，用热敏元件设计测温电路，功率元件继电器进行交流电的功率调整，再设计控制器对水温进行控制，要求控制范围40~90度，控制精度2%，超调量<5%。
自动控制原理课程设计题目一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）)1s 001.0)(1s .1.0(s K )s (G 0++= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定2、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差≤0.001（2）超调量Mp<30%，调节时间Ts<0.05秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >45°, 幅值定裕度Gm>20。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数。
计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。
6、5、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
二、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）)20s )(5s )(4s (s )10s (160)s (G 0++++= 1、画出未校正系统的Bode 图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的校正装置，使系统达到下列指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差系数Kv=500（2）超调量Mp<55%，调节时间Ts<0.5秒。
（3）相角稳定裕度在Pm >20°, 幅值定裕度Gm>30。
3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。
4、给出校正装置的传递函数。
计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcg 。
5、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型。
6、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响。
三、一个位置随动系统如图所示（ksm3）其中，自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+⨯=s s G ，可控硅功率放大100167.040)(2+=s s G ，执行电机19.00063.098.23)(23++=s s s G ，减速器s s G 1.0)(4=。
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。
《自动控制原理》课程设计报告班级姓名学号年月日1、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)KG s s s =+试设计一串联校正装置，使系统满足如下指标：（1）在单位斜坡输入下的稳态误差115ss e <；（2）截止频率c 7.5ω≥ (1/s)；（3）相角裕度γ≥45°。
2、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.251)KG s s s s =++要求校正后系统的静态速度误差系数Ｋv ≥5(1/s)，相角裕度γ≥45°，试设计串联校正装置。
3、设单位反馈系统的开环传递函数为040()(10.2)(10.0625)G s s s s =++若要求校正后系统的相角裕度为30°，幅值裕度为10～12(dB)，试设计串联校正装置。
4、控制系统如图所示：若要求校正后系统得静态速度误差系数等于301s -，相角裕度不低于40 ，幅值裕度不小于10dB ，截止频率不小于2.3(rad/s)，试设计串联校正装置。
5、控制系统如图所示：若要求系统在单位斜坡输入信号作用时，位置输出稳态误差0.1ss e <，开环截止频率 4.4/c rad s ω≥，相角裕度45γ≥ ，幅值裕度10GM dB ≥，试设计校正装置。
6、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.1251)KG s s s s =++要求校正后系统：Ｋv =20(1/s)，γ≥50°，4s t s ≤，试设计串联校正装置。
7、设单位反馈控制系统的开环传递函数为0()(1)(0.21)KG s s s s =++，试设计一串联校正装置，使系统满足如下性能指标：静态速度误差系数8v K =，相角裕度40γ≥ 。
8、设单位反馈控制系统的开环传递函数为02()(10.2)KG s s s =+，试设计一串联校正装置()c G s ，使系统的静态加速度误差系数10a K =，相角裕度35γ≥ 。
课程设计自动控制题目一、教学目标本课程旨在让学生掌握自动控制的基本理论、方法和应用，培养学生的动手能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解自动控制的基本概念、原理和分类。
（2）熟悉常用的自动控制器和调节器的工作原理及应用。
（3）掌握自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。
2.技能目标：（1）能够运用MATLAB等软件进行自动控制系统的设计和仿真。
（2）具备分析实际自动控制系统的的能力，并能提出改进措施。
（3）学会撰写科技论文和报告，提高学术交流能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对自动控制技术的兴趣，激发创新意识。
（2）树立团队合作精神，培养解决实际问题的能力。
（3）强化工程伦理观念，关注自动控制技术在可持续发展中的应用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括自动控制的基本理论、常用自动控制器和调节器、自动控制系统的分析和设计方法等。
具体安排如下：1.自动控制的基本概念、原理和分类。
2.常用自动控制器和调节器的工作原理及应用。
3.自动控制系统的稳定性、快速性和精确性的评价方法。
4.线性系统的状态空间分析法。
5.线性系统的频域分析法。
6.自动控制系统的设计与仿真。
7.实际自动控制系统的分析与改进。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：用于传授基本理论和概念，引导学生掌握核心知识。
2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析典型自动控制系统实例，加深学生对理论知识的理解。
4.实验法：动手实践，培养学生的实际操作能力和创新精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《自动控制原理》（第五版），胡寿松主编。
2.参考书：《现代自动控制理论》，吴宏兴、王红梅编著。
3.多媒体资料：课件、教学视频、动画等。
4.实验设备：自动控制系统实验平台、MATLAB软件等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
自动控制原理课程设计题目1. 题目背景自动控制原理是控制科学与工程的基础课程，通过学习该课程可以让学生了解控制系统的基本原理和设计方法。
为了加深学生对自动控制原理的理解和应用能力的培养，设计一个实际案例的课程设计是非常有必要的。
本篇文档将介绍一个自动控制原理课程设计的题目，旨在帮助学生深入理解课程内容，并加强实际应用能力。
2. 题目描述设计一个自动温度控制系统，控制系统中包含传感器、执行器和控制器模块。
系统的目标是使温度维持在一个设定温度范围内，当温度超过设定值时，控制器将会调节执行器的动作以控制温度。
具体要求如下：2.1 系统组成•传感器模块：用于实时监测环境温度，并将温度信号传输给控制器。
•执行器模块：根据控制器的指令，控制加热或制冷设备的工作状态，以调节环境温度。
•控制器模块：根据传感器获取的温度信号，判断当前环境温度是否超过设定范围，并通过控制信号指令控制执行器。
2.2 系统要求•硬件：可以使用Arduino、Raspberry Pi等开发板或单片机作为硬件平台。
•软件：使用合适的编程语言（如C、Python等）进行编程，实现温度控制的逻辑。
•控制算法：可使用经典的PID控制算法进行温度控制。
2.3 功能要求•设定温度范围：用户可以通过控制接口设置期望的温度范围。
•温度监测和反馈：传感器模块实时监测环境温度，并将温度信号传输给控制器。
•控制信号生成：控制器模块根据传感器信号生成相应的控制信号，调节执行器工作状态。
•温度调节：执行器模块通过控制信号控制加热或制冷设备的工作状态，以调节环境温度。
•实时显示：可以通过显示设备实时显示环境温度和设定温度。
3. 设计实现3.1 硬件设计根据题目要求，可以选择合适的开发板或单片机作为硬件平台。
硬件系统主要包括传感器模块、执行器模块和控制器模块。
可以根据实际情况选择合适的温度传感器和执行器，并设计相关的接口电路连接到开发板或单片机。
3.2 软件设计软件设计主要包括温度控制算法的实现和控制信号的生成。
《计算机控制技术》课程设计——设计题目与设计要求指导教师：一、控制系统建模、分析、设计和仿真本课程设计共列出9个同等难度的设计题目，与前九组对应。
（一）内容如下。
[1号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.1秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。
具体要求见（二）。
[2号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真最少拍有波纹控制系统234521358717)149(1000)(s s s s s s s G +++++=设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.2秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。
具体要求见（二）。
[3号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.2秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。
具体要求见（二）。
[4号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.05秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。
具体要求见（二）。
[5号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真设连续被控对象的实测传递函数为：用零阶保持器离散化，采样周期取0.05秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹8)+(s 5)+(s 1)+(s s 6)+(s 2)+(s 668)(2=s G 2345645614)5)(3(789)(s s s s s s s G +++++=2345215239)1610(868)(s s s s s s s G +++++=8)+(s 4)+(s 1)+(s s 9)+(s 2)+(s 968)(2=s G控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。
自动控制课程设计题目题目一 转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
设计控制器)(s G c 满足如下条件：1. 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2. 系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3. 按△=2%要求的系统调节时间为3s 左右。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB 编程输出仿真结果及图形。
题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。
隧道长37.82km，位于海底面以下61m. 隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能通过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。
钻机控制系统如图所示。
图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。
该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，并且使扰动引起的稳态误差较小。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。
望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。
望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。
哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka 和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下性能：1. 在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2. 在斜坡输入作用下，稳态误差较小。
原创自动控制原理课程设计题目一、引言自动控制原理是自动化学科的核心基础课程之一，它为理解和设计自动控制系统提供了理论基础。
课程设计是自动控制原理课程的重要组成部分，通过设计实际控制系统的过程，可以帮助学生更好地理解和应用课程中学习的知识。
本文设计了一个原创自动控制原理课程设计题目，旨在帮助学生加深对自动控制原理的理解，并能够运用所学知识解决实际问题。
二、题目背景在现代工业自动化生产中，温度控制是一个重要的环节。
例如，在化工过程中，稳定控制温度是控制反应速率和保证产品质量的关键。
因此，我们需要设计一个自动控制系统来实现温度的稳定控制。
三、题目要求设计一个温度控制系统，控制对象是一个恒温水槽。
要求实现以下功能：1.使用传感器测量水槽中的温度，并实时显示在控制面板上；2.设计一个控制算法，使得水槽中的温度始终稳定在设定温度附近；3.控制系统应具备以下特性：零误差、稳定性、快速响应、抗干扰能力；4.在控制面板上实时显示控制系统的输出信号；5.设计一个人机界面，使得用户可以设置目标温度和其他参数；6.具备实时报警功能，当温度超过设定范围时能够及时报警。
四、设计思路1. 系统结构设计的温度控制系统可以分为以下模块：传感器模块、控制器模块、执行器模块、人机界面模块。
传感器模块：用于测量水槽中的实际温度，将测得的温度信号传输给控制器模块。
控制器模块：根据传感器模块提供的温度信号和用户设置的目标温度，采用合适的控制算法计算出控制信号，将控制信号传输给执行器模块。
执行器模块：根据控制信号控制加热/制冷装置，调节水槽中的温度。
人机界面模块：提供给用户的操作界面，用户可以通过该界面设置目标温度和其他参数。
2. 控制算法为了实现零误差、稳定性、快速响应和抗干扰能力，可以采用经典的PID控制算法。
PID控制算法是一种根据系统误差、误差累积和误差变化率来调整控制信号的算法。
通过调整PID控制器的三个参数，可以实现对控制系统的性能进行优化。
一、 设计题目：双闭环V-M 调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。
二、 已知条件及控制对象的基本参数：（1）已知电动机参数为：nom p =3kW ，nom U =220V ，nom I =17.5A ，nom n =1500r/min ，电枢绕组电阻a R =1.25Ω，2GD =3.532N m 。
采用三相全控桥式电路，整流装置内阻rec R =1.3Ω。
平波电抗器电阻L R =0.3Ω。
整流回路总电感L=200mH 。
（2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR 和ACR 均采用PI 调节器，ASR 限幅输出im U *=－8V ，ACR 限幅输出ctm U =8V ，最大给定nm U *=10V ，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流 dbl I =2.1nom I ，临界截止电流 dcr I =2nom I 。
（3）设计指标：电流超调量δi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t s ≤0.5。
三、 设计要求（1）用工程设计方法和[西门子调节器最佳整定法]* 进行设计，决定ASR 和ACR 结构并选择参数。
（2）对上述两种设计方法进行分析比较。
（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图 （4）利用matlab/simulink 进行结果仿真。
* 为可选作内容四、 设计方法及步骤：Ⅰ 用工程设计方法设计（1） 系统设计的一般原则：直流双闭环调速系统中设置了两个调节器，即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR)，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
按照设计多环控制系统的先内环后外环的一般原则，从内环开始，逐步向外扩展。
在双闭环系统中，应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
图1双闭环直流调速系统的稳态结构图α一转速反馈系数;β一电流反馈系数（2）主电路的主要参数的计算 1）22:(1~1.2)2.34cos 00.9dU U U =⨯⨯=114.9V 其中系数0. 9为电网波动系数，系数1-1. 2为考虑各种因素的安全系数，这里取1. 10（2）电流环设计2）电动势系数:22017.5 1.250.132min/1500N N e N U I R C V r n --⨯===∙3） 转矩系数：301.26/m e C C kg m A π==4）由题意得，平波电抗器电阻L R =0.3Ω5）机电时间常数：223.530.30.1693753750.13230m e m GD R T s C C π⨯=∙=∙=⨯ （3）电流环调节器的参数计算 1) 确定时间常数a.整流装置滞后时间常数s T 。
自动控制原理课程设计题目一、图示为一个倒立摆装置，该装置包含一个小车和一个安装在小车上的倒立摆杆。
由于小车在水平方向可适当移动，因此，控制小车的移动可使摆杆维持直立不倒。
2====。
M kg m kg l m g m s1,0.2,0.5,10/要求完成的主要任务:1、研究该装置数学模型，建立该装置的传递函数（以u为输入，θ为输出）；2、用根轨迹方法对系统进行稳定性分析,用BODE图求出系统的相角裕度和截止频率。
3、设计PID控制器控制小车使摆杆维持不倒，并利用MATLAB语言仿真，画出摆杆角度和小车位移的动态响应曲线；改变PID控制器的参数，讨论对控制效果的影响。
（组内成员，修改题目的相关参数，建立自己的模型）二、磁浮球实验装置磁悬浮实验系统是研究磁悬浮技术的平台，它主要由铁芯、线圈、红外光发生器、位置传感器、控制对象小球和控制器等元件组成。
它是一个典型的吸浮式悬浮系统。
系统开环结构如图1所示。
图系统开环结构图其中已知，①电磁吸力：()()2220222⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=x i AN x i AN μδμδδδx 0x x i,m W ＝x i,F 式中：0μ——空气磁导率，m H /4-710＝0⨯πμ A ——铁芯的极面积，单位：m 2 N ——电磁铁线圈匝数x ——小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙，单位：m i ——电磁铁绕组中的瞬时电流，单位：A由于上式中A 、N 、0μ均为常数，故可定义一常系数K22AN K μ-=则电磁力可改写为：()2x i ⎪⎭⎫⎝⎛＝K x i,F②电磁铁中控制电压与电流的模型电磁铁绕组上的瞬时电感与气隙间的关系如图1-2所示。
图1-2电磁铁电感特性电磁铁通电后所产生的电感与小球到磁极面积的气隙有如下关系：()a x10L1＝L x L ++由上式可知 ()0L 1L x L 1L +<<又因为 0L 1L >>故有： ()1L x L ≈ 根据基尔霍夫电压定律()()()[]()()()[]()()[]dtt i d Lt Ri dtt i x L d t Ri dtt m d t Ri 1+≈+=+=ψt U式中： L 1——线圈自身的电感，单位：HL 0——平衡点处的电感，单位：H x ——小球到磁极面积的气隙，单位：m i ——电磁铁中通过的瞬时电流，单位：A R ——电磁铁的等效电阻，单位：Ω ③系统物理参数本实验系统实际的模型参数如表1-1所示要求完成的主要任务:1、研究该装置数学模型，建立该装置的传递函数；2、用根轨迹方法对系统进行稳定性分析,用BODE 图求出系统的相角裕度和截止频率。
自动控制课程设计题目题目一转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
满足如下条件：设计控制器)(sGc1.系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2.系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3.按△=2%要求的系统调节时间为3s左右。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。
隧道长37.82km，位于海底面以下61m. 隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能经过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。
钻机控制系统如图所示。
图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。
该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，而且使扰动引起的稳态误差较小。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。
望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。
望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。
哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下性能：1.在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2.在斜坡输入作用下，稳态误差较小。
第1组 已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(0.051)(0.11)K G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置使系统的速度误差系数150v K s -≥，相位裕度为00402γ=±，剪切频率(100.5)c rad s ω=±。
第2组 已知单位负反馈系统的开环传递函数02K G(S)S (0.2S 1)=+，试用频率法设计串联超前校正装置，使系统的相角裕量035γ≥，静态加速度误差系数aK 10= 第3组 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(S 2)(S 40)=++，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置，使系统的相角裕量040γ≥，静态速度误差系数1v K 20s -=第4组 已知单位负反馈系统的开环传递函数0()11(1)(1)26K G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相位裕度为00402γ=±，增益裕度不低于10dB ，静态速度误差系数1v K 7s -=，剪切频率不低于1rad s第5组 已知单位负反馈系统的开环传递函数0()(0.11)(0.011)K G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后——超前校正装置，使系统的相位裕度045γ>，静态速度误差系数250/v K rad s ≥， 幅值穿越频率30/C rad s ω≥第6组 已知单位负反馈系统的开环传递函数0K G(S)S(0.0625S 1)(0.2S 1)=++， 试用频率法设计串联滞后校正装置，使系统的相位裕度050γ=，静态速度误差系数1v K 40s -=，增益欲度30—40dB 。
第7组 已知单位负反馈系统的开环传递函数26()(46)G S S S S =++，试用频率法设计串联滞后校正装置使系统的速度误差系数1v K ≥，相位裕度为00402γ=±，剪切频率0.090.01c rad s ω=±。
自动控制原理课程设计题目A(1)自动控制原理课程设计题目A涉及内容较为复杂，需要考虑多个因素，并且要求学生熟练掌握常见的自动控制算法和实验操作，以下是对该课程设计题目的分析和建议。
一、题目描述该课程设计题目A要求学生设计一个基于电动机的自动控制系统，实现对物体的转动、速度控制和位置控制等多种功能。
该设计题目需要运用所学的自动控制原理，选取合适的传感器、控制器和执行器，并实现程序编写和系统调试。
二、要求分析1.传感器选取在设计自动控制系统之前，需要先考虑传感器的选取。
根据题目需求，需要选取合适的传感器测量物体的位置和速度，比如光电编码器和霍尔元件等。
此外，还需要选取合适的传感器测量电动机的电压和电流，以便计算电动机的转速和负载等信息。
2.控制器选取根据题目需求，需要选取合适的控制器进行控制。
控制器的选取应该考虑多种因素，比如控制精度、响应速度、通信功能等。
推荐采用高性能的单片机或微处理器作为控制器，能够实现快速的数据处理和多种控制算法。
3.执行器选取针对不同的控制需求，需要选取合适的执行器进行控制。
在该设计题目中，需要选取合适的电动机，能够实现重载启动、高精度运动和可靠的控制等特性。
推荐采用步进电动机或直流电动机进行控制。
4.算法设计该设计题目需要学生熟练掌握常见的自动控制算法，比如PID算法和模糊控制算法等。
学生还需要熟悉算法的优化和调试方法，能够通过实验和仿真进行调试和优化。
5.程序编写在掌握了自动控制算法之后，需要学生编写相应的控制程序。
编写程序需要考虑多种因素，比如程序结构、变量命名、调试方法等。
学生还需要掌握调试技巧，能够从程序逻辑和硬件结构两个层面进行调试和优化。
三、设计建议1.角度测量在实现物体的位置控制时，需要测量物体的角度，可以使用光电编码器或霍尔元件进行测量。
采用光电编码器时，需要选择合适的编码器分辨率和编码器信号分析方法；如果采用霍尔元件进行测量，则需要进行解调和滤波等操作。
《自动控制原理》课程设计报告班级姓名学号年月日1、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)K G s s s =+ 试设计一串联校正装置，使系统满足如下指标：（1）在单位斜坡输入下的稳态误差115ss e <；（2）截止频率c 7.5ω≥ (1/s)；（3）相角裕度γ≥45°。
2、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.251)K G s s s s =++ 要求校正后系统的静态速度误差系数Ｋv ≥5(1/s)，相角裕度γ≥45°，试设计串联校正装置。
3、设单位反馈系统的开环传递函数为040()(10.2)(10.0625)G s s s s =++ 若要求校正后系统的相角裕度为30°，幅值裕度为10～12(dB)，试设计串联校正装置。
4、控制系统如图所示：若要求校正后系统得静态速度误差系数等于301s -，相角裕度不低于40，幅值裕度不小于10dB ，截止频率不小于2.3(rad/s)，试设计串联校正装置。
5、控制系统如图所示：若要求系统在单位斜坡输入信号作用时，位置输出稳态误差0.1ss e <，开环截止频率 4.4/c rad s ω≥，相角裕度45γ≥，幅值裕度10GM dB ≥，试设计校正装置。
6、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.1251)K G s s s s =++ 要求校正后系统：Ｋv =20(1/s)，γ≥50°，4s t s ≤，试设计串联校正装置。
7、设单位反馈控制系统的开环传递函数为0()(1)(0.21)K G s s s s =++， 试设计一串联校正装置，使系统满足如下性能指标：静态速度误差系数8v K =，相角裕度40γ≥。
8、设单位反馈控制系统的开环传递函数为02()(10.2)K G s s s =+， 试设计一串联校正装置()c G s ，使系统的静态加速度误差系数10a K =，相角裕度35γ≥。
9、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(1)(0.251)K G s s s s =++ 要求校正后系统：Ｋv ≥5(rad/s)，相角裕度γ≥45°，截止频率c 2ω≥，试设计串联校正装置。
10、设单位反馈控制系统的开环传递函数为07()(0.51)(0.1671)G s s s s =++， 试设计一串接校正装置，使校正后系统的相角裕度为402±，幅值裕度不低于10dB ，开环增益保持不变，截止频率不低于1。
11、设单位反馈系统的开环传递函数为040()(0.21)(0.06251)G s s s s =++ 若要求校正后系统的相角裕度为50°，幅值裕度为30～40(dB)，试设计串联校正装置。
12、设单位反馈系统的开环传递函数为0()(0.21)(0.51)K G s s s s =++ 若要求校正后系统：Ｋv =20(rad/s)，相角裕度不低于35°，幅值裕度不低于10(dB)，试设计串联校正装置。
课程设计要求：1、以教师总结归纳出的有实际背景的数学模型为基础，对各个小组位同学提出不同的设计题目及设计指标要求。
学生通过查阅相关资料，根据各自题目确定合理的控制方式及校正形式，完成设计；2、学生首先要根据所学控制理论知识进行人工设计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数；3、在MATLAB下进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求；4）确定校正装置的电路形式及电路参数；5）完成设计报告。
三、设计原理校正方式的选择。
按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。
串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。
串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。
本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。
校正方法的选择。
根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。
本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode图的频域法进行校正。
几种串联校正简述。
串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。
超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。
通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。
一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
滞后校正通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。
它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统中高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。
滞后—超前校正适用于对校正后系统的动态和静态性能有更多更高要求的场合。
施加滞后—超前校正环节，主要是利用其超前部分增大系统的相位裕度，以改善系统的动态性能；利用其滞后部分改善系统的静态性能。
以上3种不同的校正方法的一般性设计步骤如下：1)根据静态性能指标，计算开环系统的增益。
之后求取校正前系统的频率特性指标，并与设计要求进行比较。
2)确定校正后期望的穿越频率，具体值的选取与所选择的校正方式相适应。
3)根据待设计的校正环节的形式和转折频率，计算相关参数，进而确定校正环节。
4)得出校正后系统。
检验系统满足设计要求。
如不满足则从第二步重新开始。
在MATLAB中基于Bode图进行系统设计的基本思路是通过比较校正前后的频率特性，尝试选定合适的校正环节，根据不同的设计原理，确定校正环节参数。
最后对校正后的系统进行检验，并反复设计直至满足要求五、课程设计总结本次自动控制原理课程设计，让我对校正有了更深层次的理解以及对MA TLAB在自控方面的应用有了更多的了解，虽然在对校正前函数各方面的参数用MATLAB仿真计算编程时遇到了一些困难，但在查阅大量资料之后，使自己的设计思路逐渐明朗。
在对设计校正函数时经过多次的反复校验才使获得的参数与期望的参数相匹配。
通过这次课程设计，拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。
安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合，分析问题。
尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力。
它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。
运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。
检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。
对我们电子专业来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。
这也是一次预演和准备毕业设计工作。
通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。
在一个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对软件开发流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。
同时，通过这次期末的课程设计，使我认识到自己这学期对这门课程的学习还远远不够，还没有较好地将书本中的知识较好地融合，这为我在以后的学习中敲了一记警钟。
六、参考文献[1] 程鹏编.自动控制原理[M].北京：高等教育出版社，2010. [2] 张德丰等编.MA TLAB控制系统设计与仿真[M]. 北京：电子工业出版社，2009. [3]黄忠霖编著. 自动控制原理的MATLAB实现. 北京：国防教育出版社，2007 [4]杨庚辰主编. 自动控制原理. 西安电子科技大学出版社，2009.课程设计任务书题目: 直流电机PI控制器稳态误差分析初始条件：一直流电机控制系统的方框图如图所示，其中Y 为电机转速，a v 为电枢电压，W 为负载转矩。
令电枢电压由PI 控制定律求取，PI 表达式为：)(0⎰+=tI p a edt k e k v ，其中e=r-y 。
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） 写出以R 为输入的直流电机控制系统微分方程；（2） 试求k P 和k I 的值，使闭环系统的特征方程的根包括30j 30±-；（3） 计算在单位阶跃参考输入、单位斜坡参考输入、单位阶跃扰动输入、单位斜坡扰动输入时系统的稳态误差；（4） 用Matlab 证明你的上述答案，并画出系统响应曲线；（5） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析的过程，附Matlab 源程序或Simulink 仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：Y指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要扰动能够影响一个的反馈系统的正常运行，而且平时设计的自动控制系统有时难免会受到扰动的影响，这时就要能够很好的处理扰动这个外作用。
只有处理好扰动对系统的影响，我们的系统才能像们所希望的那样很好的实现功能。
本设计是一个直流电机控制系统，电机转速是系统的输出信号，负载转矩是系统的扰动信号，目的是为了探讨参考输入和扰动输入分别对系统的影响，当然这是完善系统的基本前奏。
在本设计中，通过一些原理、方案，使系统能够达到一定的要求。
并用MATLAB软件验证自己的计算，从而进行校正、检验。
可见，不仅要能够掌握自动控制原理的一些基本知识，还要有熟练运用MATLAB软件的能力，因此在做设计之前要查找充分的资料，并在设计中也勤查资料，只有这样才能全面的、准确的完成课程设计，并能运用MATLAB解决问题。
作为学生，不要仅满足于运用MATLAB完成自己的任务，自己要利用这样的好机会，全面的掌握MATLAB 的运用，为以后熟练运用MATLAB打下很好的基础。
总之，不能仅满足于老师布置的任务，自己要想在课设中有很好的提高，就要勤查资料，严格要求自己，充分利用图书馆、同学一些资源。
关键字：扰动反馈系统 MATLAB目录一设计要求 (12)二设计原理 (12)三设计方案 (12)四设计分析与计算 (13)4.1系统微分方程 (13)4.2 kP 和ki的值 (14)4.3稳态误差（以R为输入） (14)4.4稳态误差（以W为输入） (15)五仿真程序、波形及结果分析 (16)5.1 MATLAB表示传递函数 (16)5.2单位阶跃参考输入的系统响应曲线 (16)5.3单位斜坡参考输入的系统响应曲线 (18)5.4单位阶跃扰动输入的系统响应曲线 (19)5.5单位斜坡扰动输入的系统响应曲线 (20)六课程设计总结.............................................. 错误！未定义书签。
