自动控制原理课程设计

题目：水箱流量控制系统校正装置设计

系 别 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 提交日期

一、设计目的

首先，通过对水箱流量控制系统的分析，加强对水箱流量控制系统的认识，并掌握

超前校正网络设计的方法。

其次，通过课程设计，培养分析问题解决问题的能力。此外，使用Matlab软件进行系统仿真，从而进一步掌握Matlab的使用。

二、设计任务及要求

初始条件：已知单位反馈水箱流量控制系统，系统的开环传递函数为

要求：试用Bode图设计法对系统进行超前串联校正设计，使系统满足： （1） 系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差

（2） 系统校正后，系统的相角裕量

三、设计任务分析

虽然在频域内进行系统设计，是一种间接的设计方法，因为设计结果满足的是一些频域指标，而不是时域指标。然而，在频域内设计又是一种简便的方法，在Bode图上虽不能严格定量地给出系统的动态特性，但却能方便的根据频域指标确定校正装置的参数，特别是对以校正系统的高频特性有要求时，采用频域法校正较其他方法更为方便。

一般来说，开环频率特性的低频段表征了闭环系统的稳态性能；开环频率特性的中频段表征了闭环系统的动态性能；开环频率特性的高频段表征了闭环系统的复杂性和噪音抑制功能。因此，用频域法设计控制系统的实质，就是在系统中加入频率特性形状合适的校正装置，使开环系统的频率形状变成所期望的形状：低频段要有一定的高度和斜率；中频段的斜率最好为以抑制不必要的高频干扰。

，且具有足够的宽度；高频段采用迅速衰减的特性，

四、设计内容

4.1根据所要求的稳态性能指标，确定系统满足稳态性能要求的开环增益

由要求（1）：系统在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差

。

得

， 取

。

4.2绘制k=1000值下的系统的Bode图，并求出系统的相角裕量

待校正系统的开环传递函数

作出

时未校正系统的Bode图，其渐近线如图1所示