自动控制原理课程设计 1 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的分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。 3. 掌握利用 MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的能力。 4. 提高分析问题解决问题的能力。 二、设计内容与要求 设计内容 1. 阅读有关资料。 2. 对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。 3. 绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图。 4. 设计校正系统，满足工作要求。 设计要求 1. 能用 MATLAB 解复杂的自动控制理论题目。 2. 能用 MATLAB 设计控制系统以满足具体的性能指标。 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。 试验设备、环境 装有 MATLAB 软件的计算机一台。 三、设计步骤 已知开环传递函数为40()(0.21)(0.06251)G SSSS 1. 利用 MATLAB 函数求根，并判断系统稳定性。 程序如下所示： >> num=[40]; >> den=[0.0125 0.2625 1 0] den = 0.0125 0.2625 1.0000 0 >> g=tf(num,den) ; >> sys=feedback(g,1); >> pzmap(g); >> num=[40]; >> den=[0.0125 0.2625 1 40] den = 0.0125 0.2625 1.0000 40.0000 >> t=tf(num,den); >> pzmap(t); >> [p,z]=pzmap(g); >> p1=p;z1=z; 自动控制原理课程设计 2 >> disp('开环极点'); 开环极点 >> disp(p1); 0 -16 -5 >> disp('开环零点') 开环零点 >> disp(z1); >> den=sys.den{1}; >> r=roots(den); >> disp('闭环极点') 闭环极点 >> disp(r) -23.4187 1.2094 +11.6267i 1.2094 -11.6267i 图1 开环零极点分布图 自动控制原理课程设计 3 图2 闭环零极点分布图 由开环零极点图可知，系统有极点在虚轴上，故系统开环临界稳定； 由闭环零极点图可知，系统有极点在右半平面，故系统闭环不稳定。 2. 利用MATLAB 进行稳态误差分析（求出系统输入信号为阶跃、斜坡信号时的稳态误差值）。 程序如下所示： >>nu m=[40,0]; >> den=[0.0125,0.2625,1,0]； >> gh=tf(nu m,den); >> sy s=feedback(gh,1); >> t=0:0.01:10; >> u =t; >> [y ]=lsim(sy s,u ,t); >> su bplot(2,2,1); >> plot(t,y ,'r-',t,u ,'b-'); >> hold on; >> title('the Response to a ramp inpu t'); >> x label('Time(sec.)'); >> y lab...
