二○一三～二○一四学年第 一 学期
信息科学与工程学院
课程设计报告书
课程名称： 自动控制原理课程设计 班 级： 自动化1106 学 号： 姓 名： 指导教师： 熊 凌
二○一三 年 十二 月
一 题目、任务及要求
已知：某负反馈系统的开环传递函数 G?s?H?s??K，利用时域分析法，根
?s?s?s?1???1??10?轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。
一、根轨迹法
1）.绘制系统根轨迹图。
2）利用根轨迹图，求系统临界稳定时的K值。
3）应用主导极点的概念，计算ξ=1/2时，系统的超调量和调节时间。
二、时域分析法
1）.利用劳斯判据，判断K的稳定域。
2）计算当K=5时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。
3）当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。
三、频域分析法
1） 当K=5时，绘制系统开环幅相特性，应用奈氏判据判定系统的稳定性。
2） 当K=5时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相应裕量和增益裕量，并根据相位裕量和增益裕量判定系统稳定性。
四、频域法设计
要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02，且相位裕量???c??45?，请利用串联校正方法，设计控制器GC?s?,并写出控制器的实现方式。
（1）
根轨迹法
2 当G(s)H(s)=
Kss(s?1)(?1)10 s=j?时， 特征方程式为 s(s+1)(s+10)+10k=0 可求得
?=10 k=11
3 ??1 ??co(s?) ??45? 2???1??2
??e?100%=4.3%
ts?3??n
（2）时域分析法
s311021劳斯表
s1110ks1110?10k可以得出 k?(0,11)
11s010k2
k=5时 G(s)H(s)=
5s(s?1)
?n?5?????e1??2?100%=48.6% ts?2.68s
3 当输入为单位斜坡信号 则 k11v?k ess?k?5
（4）频域分析法 ?21
G55?(k(j?)??5.10?1)?2? 当
?2(?2?1)(100?1)?(?2?1)(?2j?1)10—1?0100故与实轴交点是-511 系统稳定
2
??510?10
?