安徽工业大学

课程设计说明书

课程名称 学 院 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 设计时间

自动控制原理课程设计 电气与信息工程学院

自132 李嘉明 139064403 贺容波

2016.6.17---2016.6.27

题目 15. 浮球液位控制系统及要求:图 1 所示为液位控制系统， 假设稳

态输入流量为 Q ， 稳态输出流量为 Q ,稳态水头为 H ,稳态导阀的位移为 X = 0 ，稳态阀的位置为 Y 。假设设定点 R 对应于稳态水头 H ，设定点是固定的。又假设扰动输入流量 qd 在 t = 0 时刻作用于水箱， qd 的量值很小。 要求：

1. 建立系统的传递函数，并画出结构图；

2. 当扰动输入量 qd 为单位阶跃函数时，试分析系统的时域性能；

3. 当系统不稳定时，用根轨迹校正系统并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出校正方法；如果系统是稳定的，那么就设计一个二阶不稳定系统，用根轨迹进行分析并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出校正方法； 4. Matlab 进行仿真验证。

目录

1设计题目与题目分析.................................................................................................1

1.1设计题目...........................................................................................................1 1.2题目分析...........................................................................................................1 建立系统传递函数及结构图.....................................................................................

2

错

误！未定义书签。 2.1系统传递函数..................................................................................................错误！未定义书签。

2.2系统结构图............................................................................................错误！未定义书签。

3分析时域性能..........................................................................................................3 3.1暂态性能...........................................................................................................3 3.2稳态性能...........................................................................................................3 4判断系统稳定性，分析并校正...................................................................................3 4.1设计一个二阶不稳定系统...............................................................................3

4.2对系统进行校正...............................................................................................5 5Matlab仿真验证..........................................................................................................6

5.1校正前系统Bode图........................................................................................7 5.2校正后系统Bode图........................................................................................7 5.3单位阶跃响应曲线...........................................................................................8 5.4Simulink模型图................................................................................................8 6校正装置电路图与电路参数.....................................................................................9 7设计结论.....................................................................................................................9 8心得体会.....................................................................................................................9 9参考文献...................................................................................................................10

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1. 设计题目与题目分析 1.1设计题目

图 1 所示为液位控制系统， 假设稳态输入流量为 Q ， 稳态输出流量为 Q ,稳态水头为 H , 稳态导阀的位移为 X = 0 ，稳态阀的位置为 Y 。假设设定点 R 对应于稳态水头 H ，设定点是固定的。又假设扰动输入流量 qd 在 t = 0 时刻作用于水箱， qd 的量值很小。

要求：

1. 建立系统的传递函数，并画出结构图；

2. 当扰动输入量 qd 为单位阶跃函数时，试分析系统的时域性能；

3. 当系统不稳定时，用根轨迹校正系统并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出

校正方法；如果系统是稳定的，那么就设计一个二阶不稳定系统，用根轨迹进行分析

并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出校正方法； 4. Matlab 进行仿真验证。

1.2题目分析

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