自动化学院课程设计：Matlab温度控制系统分析与校正

"本次课程设计涉及温度控制系统的分析与校正，主要任务是利用Matlab对温箱的开环传递函数进行波特图和奈奎斯特图的绘制，计算相角裕度和幅值裕度，并设计超前校正装置以提高系统的稳定性。学生需在指导下完成相关计算、编程和报告撰写工作。" 该课程设计涵盖了以下几个关键知识点： 1. **温度控制系统**：温度控制系统是一种自动控制应用，用于维持特定环境的温度。在本案例中，它是一个温箱，需要通过控制加热或冷却设备来保持恒定的温度。 2. **开环传递函数**：开环传递函数是描述系统动态特性的数学模型，它表示系统输入与输出之间的关系，不考虑反馈影响。温箱的开环传递函数为\[ G_p(s) = \frac{e^{-2s}}{s(5s+1)} \]，包含了比例、积分、惯性和延迟环节。 3. **波特图和奈奎斯特图**：波特图是频率域中系统增益和相位的图形表示，而奈奎斯特图是复频域中的相位和幅度响应。这些图表有助于评估系统的稳定性和性能指标，如相角裕度和幅值裕度。 4. **相角裕度和幅值裕度**：是衡量控制系统稳定性的两个关键参数。相角裕度是系统在穿越-180度相位线前的额外相位，幅值裕度是系统幅值达到-1dB之前的额外增益。若这两个裕度为正值，系统则被认为是稳定的。 5. **超前校正**：超前校正是通过引入超前相位来改善系统响应的方法，可以提高系统的相角裕度，从而增强系统的稳定性。在这里，目标是使系统的相角裕度增加10度。 6. **Matlab仿真**：Matlab是一款强大的数学计算和建模工具，用于绘制系统特性图，执行数值计算，以及进行系统仿真。在本设计中，学生需使用Matlab来完成系统分析、校正和仿真任务。 7. **报告撰写**：除了实际操作，学生还需要撰写详细的报告，展示分析过程、计算结果和仿真数据，这有助于培养学生的书面表达能力和问题解决能力。 整个课程设计旨在锻炼学生的理论知识应用能力，提升其使用Matlab进行系统分析和设计的技能，同时也强调了自主学习和实际操作的重要性。通过这个项目，学生不仅能深化对自动控制原理的理解，还能为未来处理更复杂的控制问题打下基础。