自动控制技术课程设计报告.doc

课程设计报告课程编号j1630102课程名称自动控制原理课程设计学生姓名所在班级自动化1132联系电话实施地点钟海楼04007起止时间2015.6.15-2015.6.19指导教师职称副教授一、课程设计的意义1学习和掌握典型高阶系统动静态性能指标的测试方法。2分析典型高阶系统参数对系统稳定性和动静态性能的影响。3掌握典型系统的电路模拟和数字仿真研究方法。二、课程设计的内容图1 典型三阶系统的结构方框图图1 典型三阶系统结构方框图已知典型三阶系统的结构方框图如图1所示：其开环传递函数为，本实验在此开环传递函数基础上做如下实验内容：1 典型三阶系统电路模拟研究；2 典型三阶系统数字仿真研究；3 分析比较电路模拟和数字仿真研究结果。三、 课程设计的要求Step1根据给出的三阶开环系统传递函数，设计一个由积分环节和惯性环节与组成的三阶闭环系统的模拟电路图；Step 2在输入端加入阶跃信号，其幅值为3V左右，输入、输出端分别接双踪示波器两个输入通道；Step3单方向调节电位器（即改变开环增益），使系统的输出响应分别为稳定状态、临界稳定状态和不稳定状态，记录对应的电位器的电阻值，同时观察并记录输出波形，了解参数变化对系统稳定性的影响；Step4调节电位器，使系统处于稳定状态，观察示波器读出系统稳定时的输出电压值，读出系统的超调量、调节时间和稳态误差并记录，测量时，输入电压值保持不变；Step5保持电位器不动（增益不变），改变三环节时间常数T0，T1，T2，观察时间参数改变对系统动静态性能的影响，并记录对应的响应曲线；Step6调用数字仿真软件Matlab中的Simulink，完成上述典型系统的动静态性能研究，并与模拟电路的研究结果相比较；Step 7分析结果，完成课程设计报告。四、设计思路该系统开环传递函数为其中T0=10u*100k=1S；T1=1u*100k=0.1S；T2=1u*500k=0.5S；K1=100k/100k=1；K2=500/Rx；即 其中，K=500/Rx，Rx的单位为kW。系统特征方程为，根据劳斯判据得到：当0K12时，系统不稳定。根据K求取Rx，改变Rx即可实现三种类型的实验。画出它们分别对应系统处于稳定、临界稳定和不稳定的三种情况响应曲线。事实上，除了开环增益K对系统的动态性能和稳定性有影响外，系统中任何一个时间常数的变化对系统的稳定性都有影响，对此说明如下：令系统的截止频率为wc，则在该频率时的开环频率特性的相位为：相位裕量为：由此可见，时间常数T1和T2的增大都会使相位裕量减小，改变系统的稳定性。(1)按K=10， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5的要求，设置图中相应参数。(2)用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线。(3)按K=10，T0=0.55，Tl=0.25，T2=0.055的要求，调整图中相应参数。(4)用慢扫描示波器观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线。(5)令K =15，T0=0.55，Tl=0.25，用示波器观察并记录T2分别为0.15和0.55时的单位阶跃响应曲线。(6)令T0=1，Tl=0.1， T2=0.5，用示波器观察并记录K分别为12，和15三种情况下的单位阶跃响应曲线。(7)调用数字仿真软件Matlab中的Simulink，仿真研究上述(1)(3)(5)(6)，观察并记录三阶系统单位阶跃响应曲线，读出系统稳定时的超调量、调节时间和稳态误差并记录。五、设计的模拟电路及仿真研究结果1、模拟电路2、 仿真研究结果 （1）、K=10，T0=1，Tl=0.1，T2=0.5时 （2）、当K=12， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5时 （3） 、当K=15， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5时 （4）、当K=10， T0=0.55，Tl=0.25， T2=0.055时（5） 、当K=15， T0=0.55，Tl=0.25， T2=0.15时（6） 当K=15， T0=0.55，Tl=0.25，T2=0.55时六、设计的数字模型及数字仿真结果1、当K=10， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5时仿真图：仿真波形：2、 当K=12， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5时仿真图：仿真波形：3、 当K=15， T0=1，Tl=0.1， T2=0.5时仿真图： 仿真波形4、 当K=10， T0=0.55，Tl=0.25， T2=0.055时仿真图：仿真波形：5、 当K=15， T0=0.55，Tl=0.25， T2=0.15时 仿真图： 仿真波形6、 当K=15， T0=0.55，Tl=0.25， T2=0.55时 仿真图 仿真波形： 七、分析比较电路模拟和数字仿真研究结果1、电路模拟结果分析该系统开环传递函数为其中T0=10u*100k=1S；T1=1u*100k=0.1S；T2=1u*500k=0.5S；K1=100k/100k=1；K2=500/Rx；即 其中，K=500/Rx，Rx的单位为kW系统稳定时的超调量、调节时间和稳态误差记录如下：参数跟随性能T0TlT2K1K2最大超调调节时间（s)稳态误差 1 0.1 0.5 1 1079.8%26.61010.10.5 1 1287.6%无法计算不存在10.10.5 1 1593.4%无法计算不存在0.550.250.055 1 1034.6%2.38600.550.250.15 1 1558.6%无法计算不存在0.550.250,55 1 1581.2%无法计算不存在2、 数字仿真结果分析当0K12时，系统不稳定。系统稳定时的超调量、调节时间和稳态误差记录如下：参数跟随性能T0TlT2K1K2最大超调调节时间（s)稳态误差 1 0.1 0.5 1 100.8523.010.00510.10.5 1 1287.6%无法计算不存在10.10.5 1 1593.4%无法计算不存在0.550.250.055 1 100.8411.540.0050.550.250.15 1 1558.6%无法计算不存在0.550.250,55 1 1581.2%无法计算不存在八、课程设计总结本次课程设计使我更加熟悉了MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。MATLAB中SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，利用SIMULINK功能模块可以快速的建立控制系统的模型，进行仿真和调试。在实验中，我们通过SIMULINK功能模块建立控制系统各个典型环节的模型，进行仿真和调试，得到了各个典型环节在单位阶跃信号作用下的响应波形，通过观察各个典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，我们定性的了解各参数变化对典型环节动态特性的影响，同时也加深了我们对各典型环节响应曲线的理解。通过和proteus仿真结果的对比，使我们对控制系统的性能和两个软件的强大功能有了更进一步的认识和理解。也在这个过程中发现了很多问题，通过跟同学和老师一起探讨，问题得以解决。完成这次课程设计后，我又一次锻炼了自己的思维，将仿真软件结合起来得心应手的使用对我们自动化今后的专业学习有很大的指导作用。同时，它也加强了我理论联系实际的能力，这是一个专业课的基本工具，学好它是必要的。总之，这次课程设计我学到了很多，也实践了很多，我会再接再厉，继续学好这两个仿真软件，更加透彻的理解它们的使用功能，并运用到实际中去。最后，感谢耐心为我们解答问题，对我们谆谆教导的徐今强老师！1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！