运动控制中期作业汇总.
运动控制参考答案
运动控制参考答案运动控制参考答案运动控制是指通过控制系统对机械设备或工业机器人的运动进行精确控制的过程。
在现代工业中，运动控制技术被广泛应用于各种自动化设备和生产线中，以提高生产效率和质量。
本文将介绍一些常见的运动控制问题，并给出相应的参考答案。
一、速度控制问题速度控制是运动控制中的基本问题之一。
在实际应用中，常常需要根据特定的要求对机械设备进行速度调节。
例如，生产线上的传送带需要根据生产节奏来调整速度，以确保产品的顺利运输。
在这种情况下，可以采用PID控制算法来实现速度控制。
PID控制算法是一种经典的控制方法，通过不断调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值与期望值尽可能接近。
二、位置控制问题位置控制是指对机械设备的位置进行准确控制。
在很多应用中，需要将机械设备移动到特定的位置，以完成一系列操作。
例如，工业机器人需要准确地抓取和放置物体，这就需要对机器人的位置进行控制。
在这种情况下，可以采用闭环控制方法来实现位置控制。
闭环控制是指通过不断测量被控对象的输出值，并与期望值进行比较，从而调整控制器的输出信号，使得被控对象的输出值逐渐接近期望值。
三、力控制问题力控制是指对机械设备施加特定的力或压力进行控制。
在某些应用中，需要对机械设备施加特定的力或压力，以保证操作的安全性和稳定性。
例如，自动化装配线上的螺栓拧紧机需要根据螺栓的规格和要求施加特定的扭矩力。
在这种情况下，可以采用力传感器来测量施加在机械设备上的力，并通过闭环控制方法来实现力控制。
四、轨迹规划问题轨迹规划是指对机械设备的运动轨迹进行规划和控制。
在某些应用中，需要将机械设备按照特定的轨迹进行移动，以完成复杂的操作。
例如，自动化焊接机器人需要按照预定的轨迹进行焊接操作。
在这种情况下，可以采用插补控制方法来实现轨迹规划。
插补控制是指通过对机械设备的位置进行插值计算，从而实现平滑的运动轨迹。
总结：运动控制是现代工业中的重要技术之一。
通过对机械设备的速度、位置、力和轨迹进行精确控制，可以提高生产效率和质量。
运控作业参考答案
1-4某一调速系统，测得的最高转速特性为0max n =1500r/min,最低转速特性为0minn=150r/min ，带额定负载时的速度降落Nn=15r/min,且在不同转速下额定速降Nn不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？ 解： N0min n 15S=0.1n 150∆== 0max ()(1500150)0.111(1)(1)15(10.1)N N N N n s n n s D n s n s ∆∆∆--⨯====--⨯-调速范围为11，静差率为10％。
1-5某闭环调速系统的调速范围是1500～150r/min,要求系统的静态差率s ≤2%,那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍数应有多少？ 解： max min 150010150n Dcl n === 15000.023.06(1)10(10.02)N cl n s n Dcl s ∆⨯===-⨯-1001131.73.06op cln K n ∆=-=-=∆ 静态速降为3.06r/min,开环放大倍数为31.7。
1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min,如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解： K=15时，(1)nop ncl K ∆=∆+=8(115)⨯+＝128 (r/min) K=30时，1284.131130op cln n K∆'∆===++(r/min) 8 1.944.13cl cln D D n ∆∆'==='速降为4.13r/min,调速范围扩大为1.94。
1-7某调速系统的调速范围为D =20，额定转速N n =1500r/min,开环转速降落Nopn∆=240r/min,若要求系统的静差率为10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？ 解：N op op n s 15000.1D =0.694n (1-s)2400.9∆⨯==⨯201127.80.694cl op D K D =-=-= 15000.050.329(1)2400.9N opop n s D n s ∆'⨯'==='-⨯ 201159.80.329Dcl K D op '=-=-=' K 由27.8变到59.8。
运动控制实训总结
运动控制实训总结标题:运动控制实训总结正文:运动控制是机器人控制技术中的重要组成部分,是机器人实现自主运动的关键。
本次实训旨在让学生掌握运动控制的基本理论和应用技能,为后续的机器人实践应用打下坚实的基础。
在实训过程中,我们按照以下步骤进行:一、学习运动控制基础知识在实训开始前,我们首先学习了运动控制基础知识,包括运动控制算法、传感器和执行器的应用、运动控制系统的建模等内容。
通过学习这些内容,学生了解了运动控制的基本思想和实现方法,为后续的实训操作打下了坚实的基础。
二、进行实验操作在实训过程中,我们按照课程要求进行了多个实验操作,包括使用PID控制算法实现机器人的平滑运动、使用模糊控制算法实现机器人的避障运动、使用神经网络实现机器人的运动预测和控制等。
通过实验操作,学生掌握了不同的运动控制算法和传感器/执行器的应用技巧,并且对运动控制系统的建模和调试有了更深入的理解。
三、进行仿真实验在实验操作的基础上,我们进行了仿真实验,通过搭建运动控制系统并进行仿真测试,验证运动控制算法的性能和效果。
通过仿真实验,学生可以更加直观地了解运动控制系统的运行状况,并对运动控制算法的参数进行调整和优化,以提高系统的性能和可靠性。
四、总结与反思在实训结束后,我们对所有实验操作进行了总结和反思。
通过总结,我们了解到学生在运动控制实训中取得了哪些成果和进步,同时也发现了哪些不足之处。
通过反思,我们提高了学生的实验操作能力和系统调试能力,为今后的机器人实践应用打下了坚实的基础。
拓展:除了本次运动控制实训,学生还可以参考相关书籍、论文和视频教程,进一步深入学习和了解运动控制的相关理论和应用。
同时,学生也可以参加机器人比赛和实践项目,将所学的运动控制技能应用于实际问题中,不断提高自己的机器人控制技术和实践能力。
运动控制系统作业
一、无刷电动机工作原理直流无刷永磁电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。
图1所示为三相两极直流无刷电机结构。
图1三相两极直流无刷电机结构三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联结，A、B、C相绕组分别与功率开关管V1、V2、V3相接。
位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联结。
当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各项绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。
由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。
二、直流无刷电机控制主电路图纸图2为采用8751单片机来控制直流无刷电动机的原理框图。
8751的P1口同7406反相器联结控制直流无刷电动机的换相，P2口用于测量来自于位置传感器的信号H1、H2、H3，P0口外接一个数模转换器。
图2直流无刷电机计算机控制主电路在图2中，对于换相的控制，我们可以根据定子绕组的换相方式，首先找出三个转子磁钢位置传感器信号H1、H2、H3的状态，与6只功率管之间的关系，以表格形式放在单片机的EEPROM中。
8751根据来自H1、H2、H3的状态，可以找到相对应的导通的功率管，并通过P1口送出，即可实现直流无刷电动机的换相。
对于起动电流的限制，主回路中串入电阻R13，因此Uf=R13*I M，其大小正比于电动机的电流I M。
而U f和数模转换器的输出电压U0分别送到LM324运算放大器的两个输入端，一旦反馈电压大于U f大于来自数模转换的给定信号U0，则LM324输出低电平，使主回路中3只功率管VF4、VF6、VF2不能导通，从而截断直流无刷电动机定子绕组的所有电流通路，迫使电动机电流下降，一旦电流下降到使U f小于U0，则LM324输出回到高电平。
02-基于单片机二轴运动控制系统设计项目中期报告-定
湖南第一师范学院大学生研究性学习和创新性实验计划项目中期报告表附录1：A2双电源设计电路图如图所示，变压器将220V 变压为12v 和30V ，通过L373稳压，电容滤波，LED 发光二极管显示工作状态，接口输出可直接给芯片和电机驱动供电。
各器件参数如上图标注。
附录2：如上图是键盘显示接口及扩展电路图， 4*8键盘结构，LCDOCM12232液晶显示，都是通过扩展IO 接口的8255来控制，行线由PA0~PA7口控制，列线由PC4~PC7控制，采用逐行扫描法，首先PC 高四位输出为1110，即列线R1为0，其余列线为1，读其他列线状态，若不全为1，则0的行线C 和R 相交的键处于闭合状态。
若C 为全1，则R 这一列上无闭合键。
同理一次循环相移再判断其状态读其数据。
显示控制信号接PC0~PC3如图，数据信号接PB0~PB7口，采用地址数据分时复用，送数据和控制信号。
点阵式LCDOCM12232通过查表显示要显示的内容。
时钟电路和复位电路中，晶振采用12MHZ ，电容都是103，电阻10K 。
123401234567C附录3：接四相步进电机设计H 桥型单极性开关放大器为电机驱动提供制动电压和电流。
在左边四个NPN 三极管上依次加上脉宽调制信号，就可以得到四相驱动的控制信号。
附录4：10相相相相根据电路原理，初始清零后，JK 触发器的输出2和5全为零，并且，方向信号和异或门决定输出初始状态。
若方向信号为1，初始状态为0001；反之，方向信号为0，初始状态为0010.经过对电路逻辑分析，容易得到输出电平真值表：由真值表可以知道，真转时，脉冲分配器输出脉冲序列依次为Y4、Y2、Y3、Y1、Y4；而反转时，依次为Y3、Y2、Y4、Y1、Y3，便得到我们想要的四相步进电机驱动脉冲信号。
真正实际含义上的电机正转和反转。
附录5：为防止单片机内部存储器不够，我们特设计了ROM2764和RAM6164的扩展电路，图中EA接5V，CPU在取指令或执行查表指令时，当地址小于1FFFH时，从内部FLASH中取代码，大于时才外部EPROM中取代码。
运动控制作业详细讲解
1.5某一调速系统，测得的最高转速特性 n0 max 1500 r / min n0 min ，最低转速特为 150 r / min 为 ， 带额定负载时的速度降落 ，且在不 nN n 15r / min 同转速下额定速降 不变，试问系统能够达到的调 速范围有多大？系统允许的静差率是多少？
n no’ no D C A
B
0
Id
Idcr
Idbl
解：
转速单闭环直流调速系统在直流电动机启动瞬间和堵转时，会引起电枢电 流Id过大，根据反馈控制原理，要维持一个物理量基本不变就要引入该物理量 的负反馈。所以要引入电流截止负反馈，令其在电动机启动和堵转时起作用， 维持电流基本不变；当电动机正常工作时，取消其电流负反馈，不影响系统的 调速性能。分析稳态结构框图可得静特性：
分析静特性式，类比于一元一次方程可得知，因为二式代表斜率的系数 项 绝对值大于一式中的斜率系数 的绝对值，所
以下垂段AB段的陡度比CA段大。又因为二式中的截距值 于一式中的截距值 大
，所以no’高于no。即DA段表示下垂段静特
性的来源，AB段是下垂段的实际运行段。
1 1
+
R0 A
+ +
Uin
Uex
Rbal
图
比例积分（PI）调节器
有虚断虚短特性可得(模电P325)
公式推导：
电容上的电压是对其电流的积分
通过拉普拉斯变换（电路P344）
通过拉普拉斯变换的积分性质和传递函数 输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯 变换之比
方法2：用运算阻抗推导PI调节器的 传递函数G(s)
25有一V-M调速系统：电动机参数PN =2.2KW，UN =220V，IN =12.5A，nN 1500 r min; . 电枢电阻R a 1.2, 整流装置内阻R rec 1.5, 触发整流环节的放大倍数K s 35。要求系统满足
运动控制岗位实训报告
随着自动化技术的飞速发展，运动控制技术在工业自动化、机器人、数控机床等领域扮演着越来越重要的角色。
为了提升自身在运动控制领域的专业技能，我参加了为期一个月的运动控制岗位实训。
本次实训旨在通过实际操作和理论学习，加深对运动控制系统的理解，掌握相关技术，并提高解决实际问题的能力。
二、实训内容本次实训主要包括以下内容：1. 运动控制基础知识学习：学习运动控制系统的基本概念、工作原理、组成结构等，了解伺服电机、步进电机、PLC等常用运动控制元件及其特点。
2. 运动控制系统搭建与调试：根据实训要求，搭建运动控制系统，包括硬件连接、参数设置、程序编写等，并进行系统调试，确保系统正常运行。
3. 运动控制应用案例研究：研究运动控制系统在工业自动化、机器人、数控机床等领域的应用案例，了解不同应用场景下的运动控制需求和技术实现。
4. 运动控制故障诊断与排除：学习运动控制系统常见故障的诊断方法，通过实际操作，掌握故障排除技巧。
5. 运动控制系统优化与改进：针对实训过程中遇到的问题，分析原因，提出优化方案，并进行实际改进。
三、实训过程1. 理论学习：通过查阅资料、参加讲座等方式，学习运动控制基础知识，了解运动控制系统的组成、工作原理和常用技术。
2. 实践操作：在导师的指导下，搭建运动控制系统，进行硬件连接、参数设置和程序编写。
通过实际操作，熟悉运动控制系统的搭建和调试方法。
3. 案例分析：研究运动控制系统在不同领域的应用案例，了解实际应用场景下的运动控制需求和技术实现。
4. 故障诊断与排除：在实际操作过程中，遇到故障时，通过分析原因，查找故障点，并采取相应措施进行排除。
5. 优化与改进：针对实训过程中遇到的问题，分析原因，提出优化方案，并进行实际改进。
1. 掌握了运动控制系统的基本原理和组成结构，熟悉了常用运动控制元件及其特点。
2. 能够独立搭建和调试运动控制系统，具备一定的系统设计和调试能力。
3. 了解运动控制系统在不同领域的应用，具备一定的应用能力。
运动控制总结
填空：在V-M系统中，脉动电流会产生脉动的转矩，对生产机械不利，同时也增加电机的发热。
为了避免或减轻这种影响，抑制电流脉动的措施主要有：增加整流电流相数或采用多重化技术；设置平均电抗器。
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状，而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史典型I型系统的开环传递函数是（），典型II型系统的开环传递函数是（）双闭环直流调速系统的起动过程分三个阶段，电流上升阶段、恒流阶段和转速调节阶段。
调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。
双闭环直流调速系统，主要饶动量是负载扰动和电网电压扰动，其中对负载只能是转速调节器起到抗扰作用。
（微机）数字控制系统主要特点是离散化和数字化。
在数字测速中，常用光电式旋转编码器作为转速或转角的检测元件，只适于低速段的数字测速方法是T法。
环流可分为静态环流和（动态环流）。
静态环流又可分为两类：（直流平均环流）和（瞬时脉动环流）。
从结构上看，电力电子变压变频器可分为（交-直-交）和（交-交）两大类。
交-直-交变频器中采用三相桥式逆变器时的换流方式有180°导通型和120°导通型两种。
所谓双馈，就是把绕线转子异步电机的定子绕组和转子绕组分别与交流电网或其他含电动势的电路相接，使他们可进行电功率的相互传递。
比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点：比例部分能迅速响应（控制作用），积分部分则最终消除（稳态偏差）。
电流脉动产生转矩脉动，为了避免减轻这种影响，采用抑制电流脉动的措施，主要是：（1）增加整流电流电路相数，或采用重比技术；（2）设置（平均电抗器）。
晶闸管整流与触发装置的传递函数为：（）双闭环直流调速系统中，（电流环）为（内环），（转速环）为（外环）。
V-M系统的可逆线路有两种方式：（电枢反接）可逆线路和（励磁反接）可逆线路。
按照交-直-交变频器的中间滤波环节为大电容或大电感，逆变器可划分为（电压源型）或（电流源型）两类。
船舶运动及控制期中报告
忽略橫搖，則可簡化為二階Nomoto model型式
r
K (1 T3S ) (1 T1S )(1 T2S )
0.0033S 0.00015 S 2 0.1213S 0.00304
再進一步將橫移對平擺的耦合效應忽略的話，可 將簡化為一階Nomoto model型式
r K 0.049
其方程式如下所示：
其中, 、 ……為流體係數，m為船舶重量，
為對x軸、z軸的轉動慣量，V為橫移速度， u為縱移速度，r為平擺角速率，Ψ為方向角， p為橫搖速率，Φ為橫搖角
將上三式做拉氏轉換後，可整理得平擺角速率r 對舵角δ的四階轉移函數：
若忽略橫搖模式，則可簡化為
此為二階Nomoto model型式 其中K為舵效增益，T1 、T2 、 T3 為時間常數
經計算可得U=[B AB]=
0
K
T
K
T
K T2
， V=
C CA
1 0
0 1
U、V皆為滿秩，故一階Nomoto model為可控制和可觀察。
而可鑑定性，因為參數K、T可由輸入舵角和輸出平擺角速
率決定出唯一值，故一階Nomoto model為可鑑定。
END Thank You
，
B
b21
0
，C=[0 0 1]
經計算可得
U B AB A2B bb1211 0
a11b11 a12b21 a21b11 a22b21
b21
a112b11
a11a12b21 a12a21b11 a21a11b11 a21a12b21
运动控制作业
康复训练机器人步态控制策略设计步态控制策略是步态康复训练机器人研究的关键技术之一，因为运动功能的康复是通过控制策略得以实现的。
由于该机器人是一个“人-机-环境”三者相结合的机械系统，在系统的控制中不仅要求准确实现预定的步态轨迹，还要充分考虑人的因素变化对系统带来的影响。
所以应采用合适步态控制策略来不断调整、修正步态控制参数，提高患者和机器人之间的顺应性。
1.1 PWM 控制和PCM 控制目前气动伺服控制系统按照控制元件来分可以分为气动比例伺服系统和气动开关伺服系统。
气动开关伺服系统是以开关阀和换向阀为控制元件，配合以脉冲调制技术控制方式构成的气动伺服系统。
高速开关电磁阀是一种理想的电——气控制转换组件，利用脉冲调制技术控制可以大大缓解由于死区和静摩擦所带来的固有缺点，消除了多种非线性因素的影响，因而抗污染能力强，工作可靠，结构简单。
并且其价格低廉，稳定性好，控制接口很容易与计算机接口相连，从而实现气动开关伺服控制的效果。
由于开关阀的成本低廉，构成的气动伺服系统优势明显，因此这方面的应用研究非常多。
根据脉冲调制信号的不同形式，可以分为脉幅调制（PAM ）、脉宽调制（PWM ）、脉频调制（PFM ）、脉数调制（PNM ）、脉码调制（PCM ）和脉延调制（PDM ）六种方式。
目前研究和应用较多的是PWM 和PCM 两种方式。
脉宽调制（PWM ）控制方式其原理是用固定周期为T 的脉冲信号驱动开关阀，如图1-1所示，通过调节占空比D 的大小（/i p D T T ），即脉冲宽度i p T （i =1，2，3…，n ），即开关阀的导通时间，其实际上就改变了一个周期内阀的开口面积，使得开关阀在PWM 信号控制时，其输出具有类似于比例阀的特性，从而实现对平均输出流量的控制。
PWM 控制最初是美国的Stephen 用在伺服阀组成的电液伺服系统。
用PWM 控制的伺服系统解决温漂和卡紧现象，提高了稳定性和抗介质污染能力，放宽了制造公差；并易于直接与计算机接口实现数字控制。
运动控制项目总结
序号
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
名称
+5V ELX+ ELXELY+ ELYELZ+ ELZELU+ ELU-ORGX ORGY ORGZ ORGU EGND EGND EGND
功能说明
5V电源 X轴正限位 X轴负限位 Y轴正限位 Y轴负限位 Z轴正限位 Z轴负限位 U轴正限位 U轴负限位 X轴原点 Y轴原点 Z轴原点 U轴原点 外部地 外部地 外部地
主要特征
操作开关直接控制功能。 失步检测功能。 空转脉冲输出功能。 操作模式有：连续、定长、回原点运动以及线性插补和圆弧插补。通 过相应的设置，还可以使用以下模式：通过指令启动／停止；用手轮 脉冲输入实现连续和定长运动；用操作开关信号启动连续运动或定长 运动；回原点运动；用指令实现定长运动；通过外部信号实现硬件启 动定长运动；通过外部信号触发改变目标位置。 运动中可实时读取逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度、驱动状 态。 可接受伺服驱动器的各种信号：如编码器Z相信号、到位信号、报警 信号、误差清除信号等。 4轴可同动同停，具有紧急停止输入信号。 支持windows95／98／NT／2000／XP/WIN7、linux等操作系统。 支持C／BC++／VC／VB／C++Builder／Labview等开发工具编程。
应用系统建立
硬件
接线
判断连接
软件设置及定义
变量内存图
定义坐标系
系统编程
设计程序结构
编写和调试程序
应用举例
HM XYZ F4000 FL X50000 Y50000 RESET mt x1 y1 Z46892 X40000 Y40000 X0 Y0 z 46000 y40000 x0 z 46892 G02 x40000 y0 I0 J-40000 G02 y40000 x0 I0 J40000 x40000 y40000 G02 x0 y0 I-40000 J0 G02 x40000 y40000 I40000 J0 x0 y0 z 46000 y 40000 z 46892 x40000 y0 z 46000 y 20000 z 46892 G03 x40000 y20000 I-20000 J0 z 35000
运动控制期中作业
运动控制期中作业电气与控制工程学院自动化1102班李珂1106050220电流调节器的设计：（1） 确定时间常数：1） 给定PWM 开关频率为5KHz ，整流装置滞后时间常数Ts ，Ts=1/f=1/5000=0.0002s2） 电流滤波时间常数Toi ，取Toi=0.002s=2ms 。
3） 电流环小时间常数之和T ∑i 。
按小时间常数近似处理，取T ∑i =Ts+Toi=0.0022s 。
（2） 选择电流调节器结构：根据设计要求σi ≦5%，并保证稳态电流无差，可按典型Ⅰ系统设计电流调节器。
电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型电流调节器，其传递函数式：W ACR (S)= iSiS Ki ττ)1(+。
检查对电源电压的抗扰性能：T l /T ∑=0022.002.0≈9.1，参看表3‐2的典型Ⅰ型系统动态抗扰性能，都是可以接受的。
（3） 计算电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：τi=T l =0.02s电流环开环增益：要求σi ≦5%时，根据表3-1，应取K I T ∑i =0.5，因此K I =∑T 5.0=0022.05.0s -1≈227.27 s -1于是ACR 的比例系数为 Ki=βτKs RK i I K I =227.27 s -1 τi =0.02s R=0.5Ω λ=1.5所以最大允许电流为：I dm =1.5×I nom =204A,给定U im *=10V , 则β=dm im I U *=20410≈0.05取晶闸管放大系数Ks=40将以上数据带入Ki 公式内即可求出Ki ≈1.136 (4) 检验近似条件电流环截止频率: ωci =K I =227.27 s -11) 校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件: W ci ≤sT 31s T 31=0002.031⨯ s -1≈1666.7 s -1﹥ωci 满足近似条件 2） 校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：ωc i ≧3lm T T 1 3l m T T 1=3×02.01⨯m TT m =me C C RGD 3752 C e =n R I U d d -0=0.132 C m =π30 C e =1.26T m =me C C RGD 3752≈0.183l m T T 1=3×02.018.01⨯=50＜ωci 满足近似条件 3） 检验电流环小时间常数近似处理条件 ωci ≤31ois T T 131oi s T T 1= 31×002.00002.01⨯ s -1≈527.046 s -1＞ωci 满足近似条件 （5）计算调节器电阻和电容：电流调节器原理图如下图示，按所运用放大器取R 0 =40K Ω,各电阻和电容值计算如下：R i =K i ×R 0 =1.136×40=45.44K Ω 取45K ΩC i =Riiτ=0.44×10﹣6 F=0.44υF 取0.44υFC oi =04R Toi⨯=0.2×10﹣6 F=0.2υF 取0.2υF按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ％=4.3％＜5％ 满足设计要求含给定滤波和反馈滤波的PI 型电流调节器电路图：MATLAB 仿真及仿真结果转速调节器的设计：（1） 确定时间常数：1）电流环等效时间常数1/K I 。
运动技能学习与控制(作业),DOC
第一章1.简述运动技能的四个特征（1）指向目标，即动作技能都有操作目标；（2）动作技能的操作具有随意性；（3）动作技能需要身体、头、和/或肢体的运动来实现任务目标；（4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习；2.在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么（1）操作的环境背景特征：①调节条件②尝试间变化（2）表征技能的动作功能：①身体定向②操纵3.在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。
第二章1.什么是操作结果测量、操作过程测量两者的差异根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。
（1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。
（2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。
差异：①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息；②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息；举例：操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间；②从发令枪响到起跑动作开始的时间；③垂直纵跳的高度；操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度；②动作过程中肢体运动速度；③运动中加速或减速的模式；2.简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。
（1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。
（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。
（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。
区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。
3.将反应时分段的含义是什么（1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motortime）；（2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motortime）。
运动学习与控制期末总结
运动学习与控制期末总结一、引言运动学习与控制是研究人类运动行为及其控制的领域，它涉及到动作、姿势和运动模型的建立与优化，以及运动参数的识别与控制。
在本学期的学习中，我们系统地学习了运动学习与控制的基本理论和方法，并进行了一些实验和项目探究。
在这篇总结中，我将回顾本学期的学习内容并进行总结与思考。
二、基本理论与方法运动学习与控制的基本理论包括运动学、动力学、控制论等。
在课程中，我们通过学习运动学方程和动力学方程，了解了人类运动的基本规律，并学习了运动优化和控制算法，如遗传算法、模糊控制等。
通过这些方法，我们可以建立数学模型来描述和仿真人类运动，进而优化控制策略或设计运动参数。
三、实验探究与项目在课程中，我们进行了一些实验和项目探究，以加深对运动学习与控制的理解和应用。
其中，我参与了一个关于机器人控制的小组项目。
我们使用遗传算法优化了机器人的运动路径，使其能够准确抓取指定位置的物体。
通过实验和仿真，我们验证了遗传算法的有效性，并思考了如何进一步提高机器人的运动控制精度。
四、思考与总结通过本学期的学习，我对运动学习与控制有了更深入的理解和认识。
首先，我了解到人类运动是复杂而庞大的系统，需要通过数学模型和算法来描述和控制。
其次，我认识到运动学习与控制是一个既有理论基础又有实践应用的学科，需要不断进行实验和项目探究，以提高自己的实践能力和创新能力。
最后，我认识到运动学习与控制是一个跨学科的领域，需要和其他学科进行交叉和融合，以解决复杂的运动问题。
在今后的学习和研究中，我将进一步学习和应用运动学习与控制的理论和方法，并加强实践能力和创新能力的培养。
我将积极参与实验和项目，深入思考和探索运动学习与控制的前沿研究方向，为人类运动的优化和控制做出更大的贡献。
总之，本学期的运动学习与控制课程使我受益匪浅，不仅增加了我对运动学习与控制的知识和技能的掌握，也培养了我对运动学习与控制的兴趣和热情。
我相信，在今后的学习和研究中，我将继续不断地学习与探索，为运动学习与控制的发展做出自己的贡献。
视觉运动控制实训总结报告
一、实训背景随着科技的不断发展，机器视觉与运动控制技术在工业自动化领域的应用越来越广泛。
为了提高学生的实践能力和综合素质，我们开展了视觉运动控制实训。
本次实训旨在让学生了解和掌握视觉运动控制的基本原理、技术特点及实际应用，培养学生的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 视觉系统（1）光学系统：了解光学系统的组成，包括光源、镜头、相机等，掌握其工作原理和性能指标。
（2）图像处理系统：学习图像处理的基本方法，如灰度化、二值化、边缘检测、特征提取等。
（3）视觉算法：掌握常用的视觉算法，如模板匹配、特征匹配、轮廓检测等。
2. 运动控制系统（1）运动控制系统概述：了解运动控制系统的基本组成，包括运动控制器、驱动器、执行机构等。
（2）运动控制算法：学习常用的运动控制算法，如PID控制、轨迹规划、运动仿真等。
（3）运动控制平台：熟悉常用的运动控制平台，如运动控制卡、PLC等。
3. 视觉运动控制一体化（1）视觉运动控制一体化概述：了解视觉运动控制一体化的基本概念和特点。
（2）视觉运动控制一体化系统：学习视觉运动控制一体化系统的组成和功能。
（3）视觉运动控制一体化应用：掌握视觉运动控制一体化在工业自动化领域的应用实例。
三、实训过程1. 视觉系统实训（1）搭建光学系统：学习光学系统的搭建方法，了解其性能指标。
（2）图像处理实验：进行图像处理实验，掌握图像处理的基本方法。
（3）视觉算法实验：进行视觉算法实验，验证算法的正确性和有效性。
2. 运动控制系统实训（1）搭建运动控制系统：学习运动控制系统的搭建方法，了解其性能指标。
（2）运动控制实验：进行运动控制实验，掌握运动控制算法。
（3）运动控制平台实验：进行运动控制平台实验，了解不同平台的特点和功能。
3. 视觉运动控制一体化实训（1）搭建视觉运动控制一体化系统：学习视觉运动控制一体化系统的搭建方法。
（2）视觉运动控制一体化实验：进行视觉运动控制一体化实验，验证系统的稳定性和可靠性。
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运动控制系统中期试题学院：电气与控制工程学院班级：自动化1206姓名：学号：一：设计要求与参数1、已知参数：某转速电流双闭环直流调速系统采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，已知基本数据如下： kW P nom 500=，V U nom 750=，A I nom 760=，m in /375r n nom =，电动势系数r V C e min/.82.1=，电枢回路总电阻：Ω=14.0R ，允许过载倍数5.1=λ，触发整流环节的放大倍数75=s K ，电磁时间常数s T l 031.0=，机电时间常数s T m 112.0=，电流反馈滤波时间常数s T oi 002.0=，转速反馈滤波时间常数s T on 02.0=。
设调节器输入输出电压V U U U nm im nm10===**，调节器输入电阻Ω=k R 400。
2、设计指标：稳态无静差，电流超调量%5≤i δ，空载起动到额定转速时的转速超调量%10≤n δ。
3、设计要求：（1）运用调节器工程设计法设计ASR 与ACR ，达到系统的设计指标，得到ASR 与ACR 的结构与参数。
电流环设计为典1系统，并取参数5.0=KT ，转速环设计为典2系统；（2）用MATLAB 对上述设计的直流双闭环调速系统进行仿真，给出仿真结果； （3）设计出上述设计的直流双闭环调速系统的完整硬件实现原理图，原理图采用Protel 软件画图；（3）说明原理图实现上述直流调速系统的原理； （4）给出原理图每个元件的型号与值，并说明选值依据；（5）系统控制部分可以采用模拟电路或者微处理器实现。
若采用微处理器实现，要说明软件实现流程以及核心软件的算法；（6）整个设计报告采用A4纸打印，标题采用宋体四号，正文采用宋体小四；二：设计原理1.带转速负反馈的单闭环系统，由于它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。
当反馈控制闭环调速系统使用带比例放大器时，它依靠被调量的偏差进行控制的，因此是有静差率的调速系统，而比例积分控制器可使系统在无静差的情况下保持恒速，实现无静差调速。
对电机启动的冲击电流以及电机堵转时的堵转电流，可以用附带电流截止负反馈作限流保护，但这并不能控制电流的动态波形。
按反馈的控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该基本量基本不变，采用电流负反馈就应该能够得到近似的恒流过程。
另外，在单闭环调速系统中，用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器的参数调速。
例如，在带电流截止负反馈的转速负反馈的单闭环系统中，同一调节器担负着正常负载时的速度调节和过载时的电流调节，调节器的动态参数无法保证两种调节过程均具有良好的动态品质。
按照电机理想运行特性，应该在启动过程中只有电流负反馈，达到稳态转速后，又希望只有转速反馈，双闭环调速系统的静特性就在于当负载电流小于最大电流时，转速负反馈起主要作用，当电流达到最大值时，电流负反馈起主要作用，得到电流的自动保护。
2.双闭环调速系统的组成：（1）系统电路原理图图2-1为转速、电流双闭环调速系统的原理图。
图中两个调节器ASR和ACR 分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。
电流环在内，称之为内环；转速环在外，称之为外环。
两个调节器输出都带有限幅，ASR的输出限幅什Uim决定了电流调节器ACR的给定电压最大值Uim ，对就电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角α。
图2－1 双闭环调速系统电路原理图（2）系统动态结构图图2-2为双闭环调速系统的动态结构框图，由于电流检测信号中常含有交流按需要选定。
滤波环节可以抑制反馈分量，须加低通滤波，其滤波时间常数Toi信号中的交流分量，但同时也给反馈信号带来了延滞。
为了平衡这一延滞作用，在给定信号通道中加入一个相同时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。
其作用是：让给定信号和反馈信号经过同样的延滞，使二者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的方便。
由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用T表示。
根据和电流环一样的道理，在转速给定通道中也配上on的给定滤波环节。
时间常数为TonT oi—电流反馈滤波时间常数T on—转速反馈滤波时间常数图2－2双闭环调速系统的动态结构图2.3双闭环调速系统优点一般来说，我们总希望在最大电流受限制的情况下，尽量发挥直流电动机的过载能力，使电力拖动控制系统以尽可能大的加速度起动，达到稳态转速后，电流应快速下降，保证输出转矩与负载转矩平衡，进入稳定运行状态[1]。
这种理想的起动过程如图2.3所示。
为实现在约束条件快速起动，关键是要有一个使电流保持在最大值的恒流过程。
根据反馈控制规律，要控制某个量，只要引入这个量的负反馈。
因此采用电流负反馈控制过程，起动过程中，电动机转速快速上升，而要保持电流恒定，只需电流负反馈；稳定运行过程中，要求转矩保持平衡，需使转速保持恒定，应以转速负反馈为主。
采用转速、电流双闭环控制系统。
即为双闭环调速系统优点。
图2.3理想启动过程三：参数计算（一）电流环设计1.确定时间常数。
1）整流装置滞后时间常数TS：查表可知三相桥式电路平均失控时间TS=0.0017s。
2）电流滤波时间常数Toi ：Toi=2ms=0.002s。
3）电流环小时间常数之和TΣi：按小时间常数近似处理，取TΣi =TS+Toi=0.0037s。
4）电磁时间常数Tl ：Tl=0.031st2.选择电流调节器结构。
（1）确定系统型式及其传递函数：根据设计要求σi ≤5%，并保证稳态电流无静差，可按典型I 型系统设计电流调节器。
又电流环控制对象是双惯性的（电磁惯性和机械惯性），故可用PI 型电流调节器，其传递函数为()(1)i i ACR s i K s W sττ+=（2）检查对电源电压的抗扰性能：T l /T Σi ≈0.031/0.0037=8.37。
参照附表3-2的典型I 型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。
故基本确定电流调节器按典型I 型系统设计。
3.计算电流调节器参数。
（1）电流调节器超前时间常数：τi =T l =0.031s 。
（2）电流环开环增益：要求σi ≤5%时，应取K I T Σi =0.5，因此K I =0.5/T Σi=0.5/0.0037=135.1s -1。
又电流反馈系数β=U i */1.5I dN =10/(1.5×760)=0.00877，则ACR 的比例系数K i =K I τi R/K S β=135.1×0.031×0.14/(75×0.0088)=0.88838。
4.校验近似条件。
（1）电流环截止频率：ωci =K I =135.1s -1。
（2）校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件： 1/3T S =1/3×0.0017=196.1s -1>ωci 满足近似条件 （3）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：3√（1/T m T l ）=3×√（1/0.112×0.031）=50.915<ωci 满足近似条件（4）校验电流环小时间常数近似处理条件：1/3√（1/T S T oi ）=1/3×√（1/0.0017×0.002）=180.8>ωci 满足近似条件5.计算调节器电阻和电容。
电流调节器原理图如图3-1所示。
按所用运算放大器取R 0=40k Ω，各电阻和电容值计算如下：R i =K i R 0=0.888×40k=35.53k Ω。
取35k Ω C i =τi /R i =0.031/35=0.886μF 。
取0.9μF C oi =4T oi /R 0=4×0.002/40k=0.2μF 。
取0.2μF按照上述参数，电流环可达到的动态跟随性能指标为：σi =4.3%<5% 满足设计要求。
Ui*-βIdRo/2CoiRiRbalRo/2Ro/2Ro/2CoiUe图3-1 电流调节器原理图（二）转速调节器设计1.确定时间常数（1）电流环等效时间常数1/K I ：已取K I T Σi =0.5，故1/K I =2×0.0037=0.0074s 。
（2）转速滤波时间常数T on ：T on =0.02s 。
（3）转速小时间常数T Σn ：按小时间常数近似处理，取 T Σn =1/K I +T on =0.0074+0.02=0.0274s 。
2.选择转速调节器结构。
（1）确定系统型式及其传递函数：按照设计要求，选用PI 调节器，其传递函数为(1)()n n ASR n K s W s sττ+=3.计算转速调节器参数。
按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则（1）ASR 的超前时间常数为：τn =hT Σn =5×0.0274=0.137s 。
（2）转速环开环增益为：K N =（h+1）/2h 2T Σn 2=6/2×52×0.02742≈159.8s -1。
又转速反馈系数α=U n */n N =10/375=0.0267V/rpm ，则 （3）ASR 比例系数为：Kn =（h+1）βCeTm/2hαRTΣn=6×0.0088×1.82×0.112/(2×5×0.0267×0.14×0.0274)=10.5。
4.校验近似条件。
（1）转速截止频率：ωcn =KN/ω1=KNτn=159.8/0.137=21.89s-1。
（2）电流环传递函数简化条件：（1/3）√（KI /TΣi）=（1/3）√（135.1/0.0037）=63.7s-1>ωcn满足简化条件。
（3）转速环小时间常数近似处理条件：（1/3）/√（KI /Ton）=（1/3）/√（135.1/0.02）=27.4>ωcn。
满足近似条件。
5.计算调节器电阻和电容。
转速调节器原理图如图3-2所示。
取R=40kΩ。
则R n =KnR=10.5×40k=420kΩC n =τn/Rn=0.137/420000=0.326μFC on =4Ton/R=4×0.02/40=2μFRo/2RbalRo/2Ro/2Ro/2Un*αnConRnUi*Con图3-2 转速调节器原理图6.校核转速超调量。
当h=5时，得σn=37.6%，不能满足设计要求。
实际上，由于表3-4是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。