自动控制课程设计题目

自动控制原理课程设计题目（080501X）

一、单位负反馈随动系统的开环传递函数为（ksm1）

G0(s)K

s(0.1.s1)(0.001s1)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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）

G0(s)160(s10)

s(s4)(s5)(s20)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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）

R(s) C(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) 位置随动系统

1

1.250，可控硅功率放大G2(s)，

0.007s10.00167s123.980.1G(s)执行电机G3(s)，减速器。 42s0.0063s0.9s1其中，自整角机、相敏放大G1(s)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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）

G0(s)500

s(s5)(s10)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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）

G0(s)256

s(s8)(s16)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穿频率Wcg。 5、给出校正装置的传递函数。

2

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）

R(s) C(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) G5(s) 位置随动系统

1.250，可控硅功率放大G2(s)，

0.007s10.00167s123.9810.1执行电机G3(s)，拖动系统G4(s)，减速器G5(s)。

0.007s10.9s1s其中，自整角机、相敏放大G1(s)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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 G0(s)K0（ksm7）

s(s1)(s2)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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 G0(s)1（ksm8）

s(0.1s1)(0.2s1) 3

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 G0(s)(s50)（ksm9）

s(s5)(s10)(s20)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

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 G0(s)K（ksm11）

s(s1)(0.5s1)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 G0(s)125(s80)s(0.1s1)(0.00167s1)(s100) 5

（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）。

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说明：

1、题目分配 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 51 16 17 18 19 20 （X班）学号 21 22 23 24 52 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 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11月1日—2011年11月5日

电气工程系 2011-10-25

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