重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）
一、系统的跟踪能力 ................................................................................................................. 15 二、稳态误差计算 ..................................................................................................................... 16 三、根轨迹映证 ......................................................................................................................... 17 第三节 动态性能分析 ................................................................................................................ 18 一、动态指标 ............................................................................................................................. 18 二、系统动态分析 ..................................................................................................................... 18 三、根轨迹映证 ......................................................................................................................... 19 第四节 本章小结 ........................................................................................................................ 20 第四章 系统综合 ............................................................................................................................ 21 第一节 校正方案的确定 ............................................................................................................ 21 一、分析 ..................................................................................................................................... 21 二、串联校正说明 ..................................................................................................................... 21 三、二阶参考模型校正说明 ..................................................................................................... 22 第二节 设计校正装置 ................................................................................................................ 25 一、作固有特性图 ..................................................................................................................... 25 二、确定截止频率 ..................................................................................................................... 26 三、确定校正装置 ..................................................................................................................... 26 第三节 校正后系统分析 ............................................................................................................ 27 一、校正后系统的传递函数 ..................................................................................................... 27 二、校正后系统的结构框图 ..................................................................................................... 27 三、结构框图的简化 ................................................................................................................. 28 四、校正后系统稳定性分析 ..................................................................................................... 28 五、校正后系统性能分析 ......................................................................................................... 29 六、校正后系统的伯德图 ......................................................................................................... 30 第五章 系统仿真验证 .................................................................................................................... 31 第一节 原系统的物理仿真 ........................................................................................................ 31 第二节 MATLAB仿真 ............................................................................................................... 32 一、单位阶跃响应 ..................................................................................................................... 33 二、系统波德图 ......................................................................................................................... 35 三、设定输入下的输出 ............................................................................................................. 36
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结 论 ................................................................................................................................................ 39 致 谢 ................................................................................................................................................ 40 参考文献 ............................................................................................................................................ 41 附 录 ................................................................................................................................................ 42 一、英文原文 ................................................................................................................................ 42 二、英文翻译 ................................................................................................................................ 47
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前 言
自动控制，即是指在没有人为的情况下，利用控制器或者是控制装置来控制机器和设备等物理器件。它的控制原理，主要是通过使各器件的受控物理量按照你所设定的规律变化，从而使得机器设备按照希望的规律而变化，以此达到控制的目的。自动控制技术不仅在工业控制中得到广泛的使用，而且在军事、农业、航空、航海、核能利用等领域也有着十分重要的地位。
各种自动控制系统，为完成一定的任务，要求被控量必须迅速而准确地随定量变化而变化，并且尽量不受任何扰动的影响。在工程中对自动控制系统性能要求可以简单的概括为以下三个方面：响应动作要快，动态过程要平稳，跟踪值要准确。而对于一个控制系统最重要的要求是系统的稳定性，因为系统没有绝对的稳定性的话，系统可能无法正常工作，甚至于可能会对设备造成损坏，造成重大的损失。
由于自动控制系统的内在特性不同，系统可以分为一阶，二阶，三阶，高阶等。此次设计主要研究的是二阶线性定常系统。二阶线性定常系统是可以用二阶线性常系数微分方程描述的系统。在控制系统中有许多的系统都是二阶系统，如电学系统、力学系统等。即使是高阶系统，在简化系统分析的情况下有许多也可以近似成二阶系统来进行分析。因此，在自动控制系统分析中二阶系统的性能分析有其非常重要的地位。
控制系统校正方法是经典控制理论的一个主要组成部分。通常讨论仅限于单输入、单输出的线性定常控制系统。控制系统中所引入的附加装置称为校正装置。在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可以通过将系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷补偿，使校正后的控制系统的各项性能指标均能满足事先要求。常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等。
根据控制系统中校正装置的连接方式不同，校正方式可以分为两种类型，分别是串联校正和并联校正。串联校正装置常用的有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正这三种类型。
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不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。设计控制器不仅要考虑技术要求保证其有良好的性能指标，还要考虑到经济学，工艺性，使用寿命，允许的体积和重量等方面的问题。在设计手段上，除了必要的理论计算外，还需要进行模拟实验仿真和数字仿真。因此，要达到比较满意的设计，需要多方面的知识和长期实践经验的积累。
系统的校正性问题，是一种原理性的局部设计。问题的提法是在系统的基本部分，一般都是对象，执行机构和测量元件等主要部件。在已经确定的条件下，设计校正装置的调整放大系数和传递函数，使得系统的动、静态性能指标满足设计的要求。这一原理性的局部设计问题通常称为系统的校正或动态补偿器的设计。由于校正方式加入系统的方式不同，所起的作用不同，名目众多的校正设计问题或动态补偿器设计问题，成了控制理论中一个较活跃的领域，而它也是最有实际应用意义的内容之一。
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第一章 自动控制系统概述
第一节 线性控制系统
当系统的状态变量（或输出变量）与输入变量间的因果关系可用一组线性微分方程或差分方程来描述时，那我们称这个系统为线性控制系统。线性控制系统的状态变量和输出变量对于所有可能的输入变量和初始状态都满足叠加原理，即当系统存在几个输入信号时，系统的输出信号等于各个输入信号分别作用于系统时系统输入信号之和。作为叠加性质的直接结果，线性系统的一个重要性质是系统的响应可以分解为两个部分：输入响应和状态响应，前者指由非零初始状态所引起的响应；后者则指由输入引起的响应。实际的物理系统不可能是线性系统，但是通过近似处理和合理简化，大部分的物理系统都可在足够准确的意义下和一定的范围内视为线性系统进行分析。线性系统的理论比较完整，也便于应用，所以有时对非线性系统也近似地用线性系统来处理。
第二节 自动控制系统的性能指标
系统性能的描述，又以准确的定量方式来描述称为系统的性能指标。在分析一个控制系统的时候，评价系统性能好坏的标准，我们通常使用性能指标来表示。系统性能的描述，又可以分为动态性能和稳态性能两类描述。简单地说，系统的全部响应过程中，系统的动态性能表现在过渡过程完结之前的响应中，系统的稳态性能表现在过渡过程完结之后的响应中。一个自动控制系统要完成相应的控制任务，必须要满足一定的性能指标。在实际控制系统中，由于对象和控制任务的不同，系统的性能指标要求也会不同。但是对于各种控制系统的性能指标仍可以简单概括为三个方面，即响应动作要快，动态过程要平稳，跟踪值要准确。具体来说，对于一个随动系统，就要求系统它能快速，准确的跟随给定值输入
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