《控制系统仿真与CAD》课程设计指导书.docx
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1、控制系统仿真与CAD课程设计指导书一、目的和任务配合控制系统仿真与CAD课程的理论教学,通过课程设计教学环节,使学生掌握当前流行的演算式MAT1AB语言的基本知识,学会运用MAT1AB语言进行控制系统仿真和辅助设计的基本技能,有效地提高学生实验动手能力。基本要求:1、利用MAT1AB提供的基本工具,灵活地编制和开发程序,开创新的应用。2、熟练地掌握各种模型之间的转换,系统的时域、频域分析及根轨迹绘制。3、熟练运用S1MU1INK对系统进行仿真。4、掌握PID控制器参数的设计。二、设计要求1、编制相应的程序,并绘制相应的曲线。2、对设计结果进行分析。3、撰写和打印设计报告(包括程序、结果分析、仿
2、真结构框图、结果曲线)。三、设计内容1、本次设计有八个可以选择的题目,至少选择两个题目进行设计。2、“设计报告”要按规定的格式撰写(对于存在“逻辑混乱”、“文字不清”、“作图潦草”等问题的报告,将予以退回重新撰写)。3、无论计算机录入/打印还是手工书写,均要求用标准A4纸进行撰写,以便于报告最终的批阅与存档。四、时间安排1、课程设计时间为一周。2、第1天布置设计题目,讲授设计的要求。3、第24天学生进行设计。4、第5天教师验收,然后学生撰写和打印设计报告。选题一:二阶弹簧一阻尼系统的P1D控制器设计及参数整定考虑弹簧一阻尼系统如图1所示,其被控对象为二阶环节,传递函数G(S)如下,参数为M=1
3、kg,b=2N.sm,k=25Nm,F(S)=1o设计要求:(1)控制器为P控制器时,改变比例系数大小,分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。(2)控制器为PI控制器时,改变积分系数大小,分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。(例如当Kp=50时,改变积分系数大小)(3)设计P1D控制器,选定合适的控制器参数,使闭环系统阶跃响应曲线的超调量%20%,过渡过程时间Ts2s,并绘制相应曲线。图1弹簧一阻尼系统示意图弹簧一阻尼系统的微分方程和传递函数为:Mx+bx+kx=F选题二:BOde图法设计串联校正装置考虑一个单位负反馈控制系统,其前向通道传递函数为:C二K-s(s+1)(s+4)设计要求:应
4、用Bode图法设计一个串联校正装置GC(S),使得校正后系统的静态速度误差系数Ky=IoS,相角裕量=50,幅值裕量Kg10d50选题三:二阶系统串联校正装置的设计与分析设某单位负反馈系统的开环传递函数如下:Go(S)=S(S+2)设计要求:选用合适的方法设计一个串联校正装置GC(S),使闭环系统的阶跃响应曲线超调量b%20%,过渡过程时间q.5(s),开环比例系数K,10(1s),并分析串联校正装置中增益、极点和零点对系统性能的影响。选题四:串联超前一滞后校正装置的设计设某单位负反馈系统的开环传递函数如下:Go(S)=s(0.1s+1)(0.25s+1)设计要求:选用合适的方法设计一个串联超
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