第七章 控制系统的性能分析与校正
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自动控制原理校正课程设计-- 线性控制系统校正与分析课程设计报告书题目线性控制系统校正与分析院部名称机电工程学院专业10电气工程及其自动(单)班级组长姓名学号设计地点工科楼C 214设计学时1周指导教师金陵科技学院教务处制目录目录 (3)第一章课程设计的目的及题目 (4)1.1课程设计的目的 (4)1.2课程设计的题目 (4)第二章课程设计的任务及要求 (6)2.1课程设计的任务 (6)2.2课程设计的要求 (6)第三章校正函数的设计 (7)3.1设计任务 (7)3.2设计部分 (7)第四章系统动态性能的分析 (10)4.1校正前系统的动态性能分析 (10)4.2校正后系统的动态性能分析 (13)第五章系统的根轨迹分析及幅相特性 (16)5.1校正前系统的根轨迹分析 (16)5.2校正后系统的根轨迹分析 (18)第七章传递函数特征根及bode图 (20)7.1校正前系统的幅相特性和bode图 (20)7.2校正后系统的传递函数的特征根和bode图 (21)第七章总结 (23)参考文献 (24)第一章 课程设计的目的及题目1.1课程设计的目的⑴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。
⑵学会使用MATLAB 语言及Simulink 动态仿真工具进行系统仿真与调试。
1.2课程设计的题目 已知单位负反馈系统的开环传递函数)125.0)(1()(0++=s s s K s G ,试用频率法设计串联滞后校正装置,使系统的相角裕量 30>γ,静态速度误差系数110-=s K v 。
\第二章课程设计的任务及要求2.1课程设计的任务设计报告中,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(须写清楚校正过程),使其满足工作要求。
然后利用MATLAB对未校正系统和校正后系统的性能进行比较分析,针对每一问题分析时应写出程序,输出结果图和结论。
课程设计报告( 2012—2013 年度第1 学期)名称:《自动控制理论》课程设计题目:基于自动控制理论的性能分析与校正院系:自动化系班级:1001班学号:201002020122学生姓名:吴国昊指导教师:刘鑫屏老师设计周数:1周成绩:日期:2012年12 月31 日一、课程设计的目的与要求一、设计题目基于自动控制理论的性能分析与校正二、目的与要求本课程为《自动控制理论A》的课程设计,是课堂的深化。
设置《自动控制理论A》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。
作为自动化专业的学生很有必要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。
三、主要内容1.前期基础知识,主要包括MATLAB系统要素,MATLAB语言的变量与语句,MATLAB 的矩阵和矩阵元素,数值输入与输出格式,MATLAB系统工作空间信息,以及MATLAB的在线帮助功能等。
2.控制系统模型,主要包括模型建立、模型变换、模型简化,Laplace变换等等。
3.控制系统的时域分析,主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究,控制系统的稳定性分析,控制系统的稳态误差的求取。
自动控制原理校正的原理自动控制原理校正是指对自动控制系统进行精确度和准确性的校正,以确保系统能够按照预期的要求进行稳定和可靠的操作。
校正的目的是消除各种误差,使系统输出的控制量与期望值一致。
在自动控制系统中,校正可以通过多种方法实现,包括传感器的校准、控制器参数的调整、闭环校正等。
首先,传感器校准是自动控制原理校正的重要一步。
各种测量变量的传感器在使用前需要经过校准,以确保其输出的电信号与测量量之间的关系准确无误。
传感器校准的过程中,通常会使用已知准确值的标准信号来进行比较,通过调整传感器的输出信号,使其与标准信号一致。
传感器校准通常需要考虑环境条件、线性度、灵敏度、零点漂移等因素,以确保传感器的测量结果具有较高的准确性和稳定性。
其次,控制器参数的调整也是自动控制原理校正的重要一环。
在自动控制系统中,控制器的参数设置直接影响系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。
通过调整控制器的参数,可以实现系统的校正和性能优化。
常见的控制器参数包括比例增益、积分时间和微分时间等。
根据系统的特点和需求,可以通过试验和仿真等手段来确定最佳的控制器参数,从而实现校正目的。
此外,闭环校正是自动控制原理校正的一种重要方法。
闭环校正是指通过测量和反馈系统的输出信号,对控制信号进行校正。
闭环校正的基本原理是根据系统的误差信号来调整控制信号,使误差逐渐减小并最终收敛到期望值。
闭环校正可以通过调整控制器参数、改变控制策略、优化系统结构等方法来实现。
闭环校正具有良好的稳定性和鲁棒性,可以在系统受到扰动和参数变化时保持较好的控制效果。
最后,自动控制原理校正还需要考虑系统模型的精确性和辨识。
系统模型是指描述自动控制系统结构和性质的数学表达式或黑盒模型。
系统模型的精确性和辨识直接影响校正的准确性和可靠性。
通过实验和数据分析,可以建立和优化系统模型,用于校正的依据和分析工具。
系统模型的辨识也是一项重要工作,它可以通过采集和处理系统的输入和输出数据来确定系统的关键参数和结构,从而实现系统的校正和优化。
控制工程基础自学考试大纲第一章概论一、课程内容本章主要介绍了控制理论发展过程及在工程上的应用;自动控制系统的基本概念;控制理论在机械制造工业中的应用;课程的整体安排。
三、考核知识点与考核要求(一)领会控制理论的发展过程,及在发展各阶段的主要特点。
(二)熟练掌握自动控制系统的基本概念:1.自动控制系统的工作原理;2.开环控制;3.闭环控制;4.反馈控制系统基本组成及组成的元件;5.自动控制系统的基本类型;6.对控制系统的基本要求。
(三)领会控制理论在机械制造工业中的应用:1.离心调速器;2.机器人关节司服系统;3.三坐标数控机床;4.六自由度工业机器人;5.感应导线式自动导引车;6.柔性制造系统。
(四)掌握本课程的基本要求。
第二章控制系统的动态数学模型一、课程内容本章主要介绍:(一)基本环节数学模型1.质量——弹簧——阻尼系统应用牛顿第二定律建立质量——弹簧——阻尼系统的运动微分方程。
2.电路网络应用基尔霍夫定律和区姆定律建立电路网络系统的微分方程。
3.电动机应用力学、电学方面定律建立电枢控制式直流电动机的数学模型。
(二)数学模型的线性化1.各类非线性现象。
2.系统线性化处理的方法。
(三)拉氏变换及反变换1.拉氏变换定义2.简单函数的拉氏变换(1)单位阶跃函数;(2)指数函数;(3)正弦函数和余弦函数。
(4)幂函数。
3.拉氏变换的性质(1)叠加原理;(2)微分定理;(3)积分定理;(4)衰减定理;(5)延时定理;(6)初值定理;(7)终值定理;(8)时间比例尺改变的象函数;(9)tx(t)的象函数;(10)x(t)/t 的拉氏变换;(11)周期函数的象函数;(12)卷积分的象函数。
4.拉氏反变换(1)只含不同单极点的情况;(2)含共轭复数极点的情况;(3)含多重极点的情况。
5.用拉氏变换解常系数线性微分方程(四)传递函数以及典型环节的传递函数1.比例环节2.一阶惯性环节3.微分环节(1)理想微分环节;(2)近似微分环节。
《自动控制理论II》中英文课程简介英文名称:Automatic Control Principle 课程编号:适用专业:安全工程测控技术与仪器电气工程及其自动化学时:72学分:4实验学时:8课内上机学时:0一、预修课程高等数学Ⅰ、复变函数与积分变换Ⅰ、线性代数Ⅰ、电路分析基础二、中文内容提要《自动控制理论II》主要介绍了自动控制理论的基本概念、分析方法和设计方法。
通过本课程的学习,使学生能够建立起控制系统的数学模型,利用经典控制理论和现代控制理论的分析方法进行系统的性能分析,并能够根据系统性能指标的要求进行系统的设计。
三、英文内容提要Automatic Control Principle mainly introduces: basic conceptions of automatic control principle, analytical methods, and design methods. The purpose is that students can found a mathematic model and systematically analyze capability of system and design system according to demand of capability index by studying this course.四、教材:《自动控制原理》.胡寿松.科学出版社,2004年五、教材类别:校外编制订者(签字):校对者(签字):审定者(签章):批准者(签章):《自动控制理论Ⅱ》课程教学大纲英文名称:Automatic Control Principle课程编号:适用专业:安全工程测控技术与仪器电气工程及其自动化学时:72 学分:4课程类别:学科大类基础课课程性质:必修课一、课程的性质和目的本课程是一门必修课。
通过本课程的学习,使学生建立经典控制理论部分的基本概念,学习现代控制理论的基本内容,掌握反馈控制原理的应用以及系统分析和设计的一般规律,同时,通过本课程的学习,使学生建立线性离散系统控制理论的基本概念,掌握线性离散系统分析和设计的一般规律。
第六版前言第一章自动控制的一般概念1-1 自动控制的基本原理与方式1-2 自动控制系统示例1-3 自动控制系统的分类1-4 对自动控制系统的基本要求1-5 自动控制系统的分析与设计工具习题第二章控制系统的数学模型2-1 控制系统的时域数学模型2-2 控制系统的复数域数学模型2-3 控制系统的结构图与信号流图2-4 控制系统建模实例习题第三章线性系统的时域分析法3-1 系统时间响应的性能指标3-2 一阶系统的时域分析3-3 二阶系统的时域分析3-4 高阶系统的时域分析3-5 线性系统的稳定性分析3-6 线性系统的稳态误差计算3-7 控制系统时域设计习题第四章线性系统的根轨迹法4-1 根轨迹法的基本概念4-2 根轨迹绘制的基本法则4-3 广义根轨迹4-4 系统性能的分析4-5 控制系统复域设计习题第五章线性系统的频域分析法5-1 频率特性5-2 典型环节与开环系统的频率特性5-3 频率域稳定判据5-4 稳定裕度5-5 闭环系统的频域性能指标5-6 控制系统频域设计习题第六章线性系统的校正方法6-1 系统的设计与校正问题6-2 常用校正装置及其特性6-3 串联校正6-4 前馈校正6-5 复合校正6-6 控制系统校正设计习题第七章线性离散系统的分析与校正7-1 离散系统的基本概念7-2 信号的采样与保持7-3 z变换理论7-4 离散系统的数学模型7-5 离散系统的稳定性与稳态误差7-6 离散系统的动态性能分析7-7 离散系统的数字校正7-8 离散控制系统设计习题第八章非线性控制系统分析8-1 非线性控制系统概述8-2 常见非线性特性及其对系统运动的影响8-3 相平面法8-4 描述函数法8-5 非线性控制的逆系统方法8-6 非线性控制系统设计习题第九章线性系统的状态空间分析与综合9-1 线性系统的状态空间描述9-2 线性系统的可控性与可观测性9-3 线性定常系统的反馈结构及状态观测器9-4 李雅普诺夫稳定性分析9-5 控制系统状态空间设计习题第十章动态系统的最优控制方法10-1 最优控制的一般概念10-2 最优控制中的变分法10-3 极小值原理及其应用10-4 线性二次型问题的最优控制10-5 控制系统优化设计。