自动控制原理课程设计题目.doc

自动控制原理课程设计题目（08050541X）

一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）

1、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≤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。
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-p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）。

二、设单位反馈随动系统固有部分的传递函数为（ksm2）

1、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。
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-p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）。

三、一个位置随动系统如图所示（ksm3）
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，执行电机，减速器。
1、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Gm>18，相角稳定裕度Pm>35º
（2）系统对阶跃响应的超调量Mp<36%，调节时间Ts <0.3秒。
（3）系统的跟踪误差Es<0.002。
4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcs
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）。

四、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm4）

1、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、设计一个调节器进行串联校正。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<0.01
（2）超调量Mp<15%，调节时间Ts<3秒
（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º
4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p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）。

五、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm5）

1、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<10%
（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.6秒。
（3）幅值稳定裕度Gm>20，相角稳定裕度Pm>45º
4、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p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）。

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，可控硅功率放大，执行电机，拖动系统，减速器。
1、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Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>15。
（3）系统对阶跃响应的超调量Mp <35%
3、计算校正后系统的剪切频率Wcp和-p穿频率Wcg。
4、给出校正装置的传递函数。
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。
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）。
七、设单位反馈系统被控对象的传递函数为 （ksm7）
1、画出未校正系统的根轨迹图，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=10。
（2）相角稳定裕度Pm>45º , 幅值稳定裕度Gm>12。
（3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s
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-p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。
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）。
八、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 （ksm8）
1、画出未校正系统的根轨迹图，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）静态速度误差系数Kv=30
（2）相角稳定裕度Pm>35º , 幅值稳定裕度Gm>12。
（3）超调量Mp<25%，调节时间Ts<7秒。
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，。
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。
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）。

九、设单位反馈系统的开环传递函数为 （ksm9）
1、画出未校正系统的根轨迹图，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）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%（静态速度误差系数Kv=100）。
（2）相角稳定裕度Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>15。
（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<30%，调节时间Ts<1秒。
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。
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、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
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、晶闸管-直流电机调速系统如图所示 （ksm10）

1、画出未校正系统的根轨迹图，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）相角稳定裕度Pm>40º , 幅值稳定裕度Gm>13。
（2）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<25%，调节时间Ts<0.15秒。
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。
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、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
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、设单位反馈系统被控对象的开环传递函数为 （ksm11）
1、画出未校正系统的根轨迹图，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）静态速度误差系数Kv=10
（2）相角稳定裕度Pm>50º ，幅值稳定裕度Gm>15。
（3）超调量Mp<15%，调节时间Ts<5秒。
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，。
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、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。
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）。

十二、设控制系统的结构如图所示 （ksm12）

1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。
2、设计系统的反馈校正器H(s)，要求校正后的系统满足指标：
（1）相角稳定裕度Pm>60º ，幅值稳定裕度Gm>20。
（2）超调量Mp<20%，调节时间Ts<0.7秒。
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，。
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、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。
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）。

十三、设单位反馈系统的开环传递函数为 （ksm13）
1、画出未校正系统的根轨迹图，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）在单位斜坡输入下，稳态速度误差<1%。
（2）相角稳定裕度Pm>80º , 幅值稳定裕度Gm>25。
（3）在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<15%，调节时间Ts<0.5
4、给出校正装置的传递函数。
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、分别画出系统校正前、后的的根轨迹图。
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）。
说明：
1、题目分配
题号
（08050541X班）学号
一
1
11
21
31
41

二
2
12
22
32
42

三
3
13
23
33
43

四
4
14
24
34
44

五
5
51
52
35
45

六
6
16
26
36
46

七
7
17

37
47

八
8
18
28
38
48

九
9
19
29
39
49

十
10
20
30
40
50

2、每行同学是一组（红体字），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、时间安排：2011年2月21日—2011年3月4日，2011年3月4日下午2:30-6:00，进行答辩。答辩时，做同一个题目的学生为一组，同时进行。答辩完毕交实验报告。
6, 指导教师：林都 系主任：王忠庆

信息与通信工程学院电气工程系
2011-2-10

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