【自动控制原理课程设计】是自动化专业本科生的一门实践性课程，旨在培养学生的实践能力和理论应用能力。课程设计要求学生能够综合运用所学的控制理论、电路原理、电子技术、自动控制元件等相关知识，以及掌握MATLAB仿真语言和Simulink动态仿真工具。
**一、课程目标与基本要求**
1. **理论联系实际**：通过课程设计，学生应能将理论知识应用于实际问题，设计出满足特定性能指标的控制系统。
2. **系统设计与调试**：学生需了解并掌握各种校正装置的作用和使用方法，根据系统性能要求进行合理设计，并利用MATLAB和Simulink进行系统仿真和调试。
3. **MATLAB与Simulink应用**：学习使用MATLAB编程语言和Simulink工具进行系统仿真，以验证设计的正确性和满足性能要求。
4. **模拟机实践**：通过实际操作模拟机，实现控制系统，锻炼动手解决问题的能力。
5. **独立思考与解决问题**：培养学生独立思考，解决设计过程中遇到的问题。
**二、课程设计内容**
1. **设计题目与指标**：基于实际科研课题，为每位学生提供不同设计题目和指标，通过查阅资料，确定合适的控制策略和校正形式。
2. **人工设计校正装置**：利用控制理论知识，如频率法或根轨迹法，设计出校正装置的传递函数形式和参数。
3. **MATLAB仿真**：使用MATLAB和Simulink对设计系统进行仿真，调整参数，确保满足技术指标，并绘制仿真图。
4. **确定电路形式与参数**：设计校正装置的电路结构及其参数。
5. **模拟实现与调试**：在模拟机上构建控制系统，按照指标进行实际调试。
6. **设计报告**：撰写设计报告，包含设计过程、校验结果、仿真图等。
**三、设计进度安排**
课程设计通常分为两周，第一周进行人工设计和数字仿真，第二周进行模拟实现和系统调试，同时完成设计报告。时间可根据实际情况灵活调整，以便于优化设计。
**四、考核方法与成绩评定**
课程设计成绩由三部分组成：设计报告占40%，数字仿真占30%，模拟调试占30%。设计报告需详述设计过程、图表和曲线总结。
**五、其他要求**
1. 题目布置和辅导时间安排明确。
2. 数字仿真前需完成人工设计内容。
3. 模拟调试前需绘制好模拟图和校正电路图。
在具体设计案例中，例如小功率随动系统，学生需要画出信号流图，计算开环和闭环传递函数，分析系统的频率特性，包括幅值裕度和相位裕度，然后设计串联校正装置以改善系统性能。未校正系统的对数幅频特性通过MATLAB的`bode`函数进行绘制，`margin`函数用于计算幅值裕度和相位裕度，以评估系统稳定性。
通过这个课程设计，学生不仅能够深入理解自动控制原理，还能提升其在实际工程问题中应用理论知识的能力，为未来的职业生涯奠定坚实的基础。
