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自动控制原理课程设计任务书(2016).pdf
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《自动控制原理》
课程设计任务书
航空航天学院
2016.11
1
目 录
一、设计目的和要求 ............................................................................................................................1
1 设计目的...................................................................................................................................1
2 设计要求...................................................................................................................................1
二、 题目 ..............................................................................................................................................2
题目 1 直线一级倒立摆频率响应控制实验.................................................................................2
题目 2 直线一级倒立摆 PID 控制实验 .....................................................................................7
题目 3 控制系统校正实验 1.........................................................................................................9
题目 4 控制系统校正实验 2.......................................................................................................10
题目 5 控制系统校正实验 3....................................................................................................... 11
题目 6 控制系统校正实验 4.......................................................................................................12
三、实践报告书写内容要求 ..............................................................................................................13
四、 考核方式 ....................................................................................................................................14
2
一、设计目的和要求
1 设计目的
1) 培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
2) 培养学生运用所学知识,利用 MATLAB 这软件解决控制理论中的复杂和工程
实际问题。
3) 提高学生课程设计报告撰写水平。
4) 培养学生文献检索的能力。
2 设计要求
1) 熟悉 MATLAB语言及 Simulink 仿真软件。
2) 掌握控制系统的时域分析,主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极
点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究,控制系统的稳定性分析,控制系
统的稳态误差的求取。
3) 掌握控制系统的根轨迹分析,主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯
迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
4) 掌握控制系统的频域分析,主要包括系统Bode 图、Nyquist 图、稳定性判据和
系统的频域响应。
5) 掌握控制系统的校正,主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法
滞后校正以及校正前后的性能分析。
1
二、 题目
题目 1 直线一级倒立摆频率响应控制实验
1、 初始条件
(1)固高 GLIP2002 直线二级倒立摆
(2)计算机(Matlab Simulink)
1.1 倒立摆系统简介
倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的
有机结合,其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合
的非线性系统,可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。最初研究开始
于二十世纪 50 年代,麻省理工学院(MIT)的控制论专家根据火箭发射助
推器原理设计出一级倒立摆实验设备。近年来,新的控制方法不断出现,人
们试图通过倒立摆这样一个典型的控制对象,检验新的控制方法是否有较强
的处理多变量、非线性和绝对不稳定系统的能力,从而从中找出最优秀的控
制方法。倒立摆系统作为控制理论研究中的一种比较理想的实验手段,为自
动控制理论的教学、实验和科研构建一个良好的实验平台,以用来检验某种
控制理论或方法的典型方案,促进了控制系统新理论、新思想的发展。由于
控制理论的广泛应用,由此系统研究产生的方法和技术将在半导体及精密仪
器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接控制技
术、火箭发射中的垂直度控制、卫星飞行中的姿态控制和一般工业应用等方
面具有广阔的利用开发前景。 平面倒立摆可以比较真实的模拟火箭的飞行
控制和步行机器人的稳定控制等方面的研究。
1.2 直线倒立摆
直线倒立摆是在直线运动模块上装有摆体组件,直线运动模块有一个自
由度,小车可以沿导轨水平运动,在小车上装载不同的摆体组件,可以组成
很多类别的倒立摆,直线柔性倒立摆和一般直线倒立摆的不同之处在于,柔
性倒立摆有两个可以沿导轨滑动的小车,并且在主动小车和从动小车之间增
加了一个弹簧,作为柔性关节。直线倒立摆系列产品如图 1-1 所示。
2
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- 2301_768844202023-07-06资源和描述一致,质量不错,解决了我的问题,感谢资源主。
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