自动控制原理课程设计题目(1).doc

1、1自动控制原理课程设计题目及要求一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 )10.)(1.)(ssKGk1、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标（1）静态速度误差系数 Kv 100s-1；（2）相位裕量 30（3）幅频特性曲线中穿越频率 c45rad/s。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g和幅值裕量 Kg。6、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。7、应用所学的知识分

2、析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。二、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为 )2(1)(ssGk1、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标：（1）静态速度误差系数 Kv 5s-1；（2）相位裕量 40（3）幅值裕量 Kg10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g和幅值裕量 Kg。6、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。7、应用所学的知识分析校正器对系统

3、性能的影响（自由发挥） 。三、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )2(4)sGk1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足 n4rad/s 和 0.5。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g 和幅值裕量 Kg。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。26、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。四、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )2(106.)(ssGk1、画出未校正系统的根轨

4、迹图，分析系统是否稳定。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数 Kv 5s-1；（2）维持原系统的闭环主导极点基本不变。3、给出校正装置的传递函数。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g 和幅值裕量 Kg。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、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 )125.0)(1.)(ssKGk1、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环

5、系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标（1）静态速度误差系数 Kv 4s-1；（2）相位裕量 40（3）幅值裕量 Kg12dB。 。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g和幅值裕量 Kg。6、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。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。六、单位负反馈随动系统的开环传递函数为 )10.)(1.)(ssGk1、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定

6、。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 Kv 100s-1；（2）相位裕量 40（3）幅频特性曲线中穿越频率 c20rad/s。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g和幅值裕量 Kg。36、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。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。七、已知串联校正单位负反馈系统的对象和校正装置的传递函数分别为， )5(1)(sKsGp ccpszKG)(校正装置在零点和极点可取如下数值：（1） ，

7、；（2）75.05.7cp， ；（3） ， 。若保证闭环主导极点满足cz0cp5.1cz1c0.45，试分别对三种情况设计 Kc，并比较它们的闭环极点位置、静态速度误差系数和时间响应快速性。1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。2、分别对三种情况设计 Kc，使校正后的系统满足指标：闭环系统主导极点满足 0.45。3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图和根轨迹示意图。4、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。5、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。八、设单位负反馈随动系统固有部分的传递函数为 )2(4)sKGk1、画出未校正系统的 Bo

8、de 图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、设计系统的串联校正装置，使系统达到下列指标：（1）静态速度误差系数 Kv 20s-1；（2）相位裕量 50（3）幅值裕量 Kg10dB。4、给出校正装置的传递函数。5、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g和幅值裕量 Kg。6、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。7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。九、设单位负反馈系统的开环传递函数为 )5.0(4)sGk1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定

9、。2、设计系统的串联校正装置，要求校正后的系统满足指标：（1）静态速度误差系数 Kv 50s-1；（2）闭环主导极点满足 n5rad/s 和 0.5。3、给出校正装置的传递函数。44、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。计算校正后系统的穿越频率 c、相位裕量 、相角穿越频率 g 和幅值裕量 Kg。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、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。自动控制原理课程设计题目（08050541X）十、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1） )1s0.)(s.1(K)G0 1、画出未校正系统的 Bode 图，分析

10、系统是否稳定2、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 Mp45, 幅值定裕度 Gm20。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率 Wcp 和穿频率 Wcg。6、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。7、在 SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。十一、

11、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2） )20s(5)4s(16)G01、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。2、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 Mp20, 幅值定裕度 Gm30。4、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。5、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的剪切频率 Wcp 和穿频率 Wcg。7、在 SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的

12、影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。十二、一个位置随动系统如图所示（ksm3）5位置随动系统R(s)G1(s)C(s)G2(s) G3(s) G4(s)其中，自整角机、相敏放大 ，可控硅功率放大 ，107.52)(1ssG1067.4)(2ssG执行电机 ，减速器 。9063.8.2)(3s s.0)(41、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、对系统进行超前-滞后串联校正。要求校正后的系统满足指标：（1）幅值稳定裕度 Gm18，相角稳定裕度 Pm35 （2）系统对阶跃响应的超调量 Mp20，相角

13、稳定裕度 Pm45 4、计算校正后系统的剪切频率 Wcp 和穿频率 Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在 SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。十四、 （9 题）教材 P320：6-24 ；6-25；6-26；P309 ：例 6-7；6-8；6-9 ；P278 ：例 6-1；6-2；6-3；十五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5） )16s(82)s(G061、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。2、画出未校正系统

14、的根轨迹图，分析闭环系统是否稳定。3、对系统进行串联校正。要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差20，相角稳定裕度 Pm45 4、计算校正后系统的剪切频率 Wcp 和穿频率 Wcg。5、给出校正装置的传递函数。7、在 SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。8、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥） 。十六、一个位置随动系统如图所示（ksm6）位置随动系统R(s)G1(s)C(s)G2(s) G3(s) G4(s) G5(s)其中，自整角机、相敏放大 ，可控硅功率

15、放大 ，107.52)(1ssG1067.4)(2ssG执行电机 ，拖动系统 ，减速器 。07.9823)s(39.)(4s51、画出未校正系统的 Bode 图，分析系统是否稳定。2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标：（1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数 Kv=600s-1（2）相角稳定裕度 Pm40 , 幅值稳定裕度 Gm15。（3）系统对阶跃响应的超调量 Mp 45 , 幅值稳定裕度 Gm12。（3）系统对阶跃响应的超调量 Mp 35 , 幅值稳定裕度 Gm12。（3）超调量 Mp40 , 幅值稳定裕度 Gm15。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量 Mp40 , 幅值

16、稳定裕度 Gm13。（2）在阶跃信号作用下，系统超调量 Mp50 ，幅值稳定裕度 Gm15。（3）超调量 Mp60 ，幅值稳定裕度 Gm20。（2）超调量 Mp80 , 幅值稳定裕度 Gm25。（3）在阶跃信号作用下，系统超调量 Mp j。 写出 。ez，21Fz111mfzfz 写出 。z 。2122nfzfz 确定 m 和 n。m = u = 0；n = v j +q = 2； 确定 和 。21f ，z21z21f21f15 确定 和 。ez，21zz 确定(z)。()()eDzGz11210.3683.7zz 110.5468.5.7z 求解 、 、 。并绘制波形进行验证与分析。()Ez

17、U()Cz ；eR12112TzTz ()()zEDz1110.543.680.57z ；123450.54.2.z ()()CzRz112T ； 23429、设有限拍系统如图所示， ，采样周期 T=1s，试针对单位速度输入函数设计有限拍无波纹系10Gs统，并画出数字控制器和系统输出波形。D ( z ) )(sG)(z)(z)(tr)zR )(zY)(UE ty(te )(oh解：该系统为一阶系统，能够跟踪单位速度输入信号。求(z) 。16 10TseGzZ120zZs120zss11211Tzez s。 113.680.73zzG10.78zGw =1，v =1 ， j = 1。 对于单位速

18、度信号，q =2，所以，q j。 写出 。ez，21Fz111mfzfz 写出 。z 。120.78z122nfzfz 确定 m 和 n。m = w = 1；n = v j +q = 2； 确定 和 。2f ezz 比较同类项的系数：11220.78ff211zfz ， ，159f1.4072.86f 确定 和 。ez ，21Fz211fz2110.59z120.78z2120.78ff 1.46zzz 确定(z)。()()eDzGz171111220.3680.78.40.863.759zzzzz 112509zz 求解 、 、 。并绘制波形进行验证与分析。()EzU()CeRz；12111

19、220.590.5920.59TzTzz ()()UzEDz11.z11.38.6.87zz ；123450.38.00.()()CzRz11122.7886Tzzz ； 2341.40730、设有限拍系统如图所示，试设计在单位阶跃响应输入作用下，采样周期 T=1s 时的有限拍无波纹 D(z)，并计算输出响应 y(k)，控制信号 u(k)和误差 e(k)，画出它们对时间的变化波形。其中：， 。5()1)oGs1()TsheD ( z ) )(sG)(z)(z)(tr)zR )(zY)(UE ty(te )(oh解： 15()()GzZs12()()18121()zZs11211()Tzez11

20、1.840.78()36)Tsz 化为标准形式。 1.()()zGzG w = 1，j = 1 , v=1。 输入信号为单位阶跃信号 ，q = 1，且有 q = j。 写出 。()ez111)()vj qeiiazF1(z其中， 21 1) mFffzfz 写出 。(z121)(wiibzF12(0.78其中， 221) nFzffzfz 确定 m、n，最高次数。 wvjq 确定 F1(z)和 F2(z)各项的系数。，1()zf122()zf由 = 知：e11()zfz112(0.78)zf 211211f f19比较同类项系数，得方程组： 1210.78ff得 ， 。14f21.5f 将 F

21、1(z)和 F2(z)代入可求得 、 。()ze11()ezf11)(0.48)zz210.78 .57 求 D(z)。 ()()ezDzG1111.(0.8)()0.368)44zzz10.36(.8)z 求解 、 、 。并绘制波形进行验证与分析。()EzU()C Rz1 10.582(.7)z2390.9z ()()eEzR11(.48)zz0.48 该系统是 2 拍系统。 ()()UzEDz110.36(.8).484z10.36(.)z.1.绘制波形：20kc(k) ke(k) ku(k)()ckO0.51234()ekO0.51234()ukkO0.512331、 设有限拍系统如图所

22、示，试设计在单位速度输入作用下，采样周期 T=1s 时的有限拍无波纹 D(z)，并计算输出响应 y(k)，控制信号 u(k)和误差 e(k)，画出它们对时间的变化波形。其中：， 。5()1)oGs1()TsheD ( z ) )(sG)(z)(z)(tr)zR )(zY)(UE ty(te )(oh解： 15()()GzZs12()z121()Zs11211 ()Tzzez111.840.78()36)Tsz 化为标准形式。 1.()()GzGz w = 1，j = 1 , v=1。21 输入信号为单位速度信号 ，q = 2，且有 q j。 写出 。()ez111)()vj qeiiazF21

23、(z其中， 21 1) mFffzfz 写出 。(z121)(wiibzF12(0.78其中， 221) nFzffzfz 确定 m、n，最高次数。 wvjq 确定 F1(z)和 F2(z)各项的系数。，1()zf1222()zffz由 = 知：e121()()zfz1122(0.78)()zffz 1231231112212()()(.)0.718ffffffz比较同类项系数，得方程组： 1212(0.78)fffff得 ， ， 。1.59321.420.86f 将 F1(z)和 F2(z)代入可求得 、 。()ze11()ezf121)(.593)zz221122()0.78)()zzff

24、z1.40.86 求 D(z)。 ()()ezDzG1121110.78)(.407.86)(0.368)(.59zzz 11(.4.26)(.3)159zz 10.75(.8)(0.8) 求解 、 、 。并绘制波形进行验证与分析。()EzU()Cz R12()z 112(0.78)(.407.86)zzz312.459z23451.07.8.6.zz ()()eEzRz11212(0.593)()z10.593zz 该系统是 3 拍系统。 ()()UED11120.765(.8)(0.368).959zzzz1110.765(.)(.)z2312340.765(.04.610.2)zzzz332、自选课题说明：1、题目分配2、做同一个题目的学生，所采用的设计方法或参数不能完全相同。3、设计报告要写出详细的设计步骤，每步设计时用到的理论依据和结果，要求有仿真分析和验证。4、实验报告要按照题目要求的顺序书写（手写、打印均可） 。实验报告要求列出参考资料的名称，五篇以上。5、课程设计过程中的遇到的问题及解决的方法；6、课程设计心得体会7 全面总结课程设计中自己所做的工作、心得体会，提出改进意见。8、时间安排：2014 年 12 月 21 日2014 年 12 月 27 日。