课程设计题目

《计算机控制系统》课程设计题目

一、题目1

下图１为简化的汽车悬浮系统原理图。当汽车沿着道路行驶时，轮胎的垂直位移作为一个运动激励作用在汽车的悬浮系统上。该系统的运动由质心的平

移运动和围绕质心的旋转运动组成。假设Ｐ点上的运动X

为系统的输入量，

i

为系统的输出量，试求传递函数Ｇ(Ｓ)，并且设计一个闭环车体的垂直运动X

o

控制系统。

任选设计方法，设计一个闭环控制系统，完成控制系统的设计、仿真。要求提交设计报告及运行结果。

二、题目2

有一个弹簧－质量－阻尼器系统，安装在一个不计质量的小车上，如图所示。请建立系统的数学模型。假设t<0时小车静止不动。U(t)是小车的位移，并且是系统的输入量。当t=0时，小车以定常速度运动，即=常量，质量的位移y(t)为输出量（该位移是相对于地面的位移）。

控制要求 :

以小车对地的位移作为输入（该信号是单位速度信号），以质量对地的位移为输出信号 ,要求输出以最少的时间跟随输入信号稳态误差为零即实现最少拍无纹波控制。

三、题目3

下图表示了三种机械系统，图中表示输入位移，表示输出位移（每一个位移均从其平衡为止开始测量），试选择一个系统，建立其传递函数；并设计控制器。

四、题目4

设有一个倒立摆安装在马达传动车上，如图所示，该系统实际上是起飞助推器的姿态控制模型（姿态控制问题的目的是要把空间助推器保持在垂直位置）。倒立摆是不稳定的，如果没有适当的控制力作用到它上面，它将随时可能向任何方向倾倒。这里我们只考虑二维问题，即认为倒立摆只在图2所在的平面内运动。控制力作用于小车上。假设摆杆的重心位于其几何中心。试求该系统的数学模型。设摆杆的质量m为0.1千克，小车的质量M为2千克，摆杆的长度为1米。（假设摆杆角度很小）

请建立以上各系统的数学模型，任选设计方法，自选控制要求，完成控制系统的设计、仿真。要求提交设计报告，程序清单（包括注释说明）及运行结果。