自动控制原理课程设计任务书
自-自动控制原理程设计任务书

自动控制原理课程设计任务书专业:测控技术与仪器设计题目:控制系统综合设计(超前校正)班级: 1142学生姓名:李向宇学号:06指导教师: 于静罗忠宝分院院长:许建平教研室主任: 冯路电气工程学院一、课程设计任务(一)设计题目题目一:控制系统综合设计(超前校正) 题目二:控制系统综合设计(滞后校正) 注意:自行选择题目一或题目二。
(二)设计内容及要求题目一:控制系统综合设计(超前校正) 1、设计内容针对某单位反馈系统)1s (s K)s (W K +=,利用有源串联超前校正网络(如图所示)进行系统校正。
当开关S 接通时为超前校正装置,其传递函数11)(++-=Ts Ts K s W cc α,其中132R R R K c +=,1)(132432>++=αR R R R R ,C R T 4=,“-”号表示反向输入端。
若Kc =1,且开关S 断开,该装置相当于一个放大系数为1的放大器(对原系统没有校正作用)。
Matlab 仿真软件进行辅助分析,最后利用实验装置搭建该系统,测出校正前后系统性能,并分析仿真与实测结果的等效性。
2、设计要求①引入该校正装置后,单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(e ≤∞,开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒,相位裕量γ’≥45°;②根据性能指标要求,确定串联超前校正装置传递函数;c③设校正装置R1=100K ,R2=R 3=50K ,根据计算结果确定有源超前校正网络元件参数R 4、C 值;④若利用有源放大器模拟该系统,试根据已知原系统模型和校正装置模型,绘制引入校正装置后系统电路原理图;⑤利用M atlab 仿真软件辅助分析,绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线,并验算设计结果;⑥在Mat la b-Simu link 下建立系统仿真模型,求校正前、后系统单位阶跃响应特性,并进行系统性能比较;⑦利用自动控制原理实验箱完成硬件系统设计,搭建校正前、后系统电路,通过示波器观察校正前、后系统单位阶跃响应特性,并与仿真特性比较。
自控原理课程设计任务书
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《自动控制原理课程设计》任务书一、基本情况课程类别:必修课课程学时:1周课程对象:09自动化专升本班二、时间安排三、题目、任务及要求题目1:已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务:用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能指标:(1)在单位斜坡信号作用下,系统的稳态误差;(2)系统校正后,相位裕量。
(每个同学截止频率可选择不同,例如ω=,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50)40c题目2:已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务:用串联校正的频率域方法 对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能指标:(1)在单位斜坡信号 作用下,系统的稳态误差 ;(2)系统校正后,相位裕量 。
(3)系统校正后,幅值穿越 频率 。
(截至频率可选择51至60之间) 题目3:已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务:用串联校正的频率域方法 对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能指标:(1)在单位斜坡信号 作用下,系统的稳态误差 ;(2)系统校正后,相位裕量 。
(3)当 时,系统开环对数频率特性,不应有斜率超过一40dB /十低频的线段。
题目4:已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数200()(0.11)G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
任务:用串联校正的频率域方法 对系统进行串联校正设计,使系统满足如下动态及静态性能指标:(1)系统校正后,相位裕量 。
(2)截至频率'c ω不低于50rad/s .题目5:已知单位负反馈系统 被控制对象的开环传递函数126*10*60()(10)(60)G s s s s =++ 用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
自动控制原理课程设计
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自动控制原理课程设计一、设计任务书题 目:同时提高机器人转动关节的稳定性和操作性能,始终是一个具有挑战性的问题。
提高增益可以满足对稳定性的要求,但随之而来的是无法接受过大的超调量。
用于转动控制的电-液压系统的框图如下,其中,手臂转动的传动函数为)150/6400/(100)(2++=s s s G s试设计一个合适的校正网络,使系统的速度误差系数20=v K ,阶跃响应的超调量小于%10。
二、设计过程(一)人工设计过程解:根据初始条件,调整开环传递函数:G(s)=)1506400(1002++s s s要求kv=20,σp≤10%未加补偿时的开环放大系数K=100/s ,校正后K =kv=20/s,因此需要一个k1=51的比例环节,增加此环节后的幅值穿越频率变为20rad/s.计算相位裕度: 由20lg100-20lg80=60lgωc =3210080⨯=86.2rad/sγ0=180-+-18090arctan 16.172.1=-34<0因此系统不稳定先计算相位裕度,判断不稳定由bode 图知系统低频段已满足要求。
待补偿系统在希望的幅值穿越频率ωc附近的中频段的开环对数幅频特性的斜率是-20Db/dec,但该频段20lgG>0Db.因此考虑用滞后补偿。
技术指标为σp=10%,利用教材上的经验公式已无法达到要求。
在另一本教材(《自动控制原理》(第2版)),吴麒主编,清华大学出版社,有另一经验公式σp=γ2000-20利用此公式,得相位裕度γ>67% 技术指标对幅值穿越没有要求。
技术指标对幅值穿越频率ωc没有要求。
20lg G中ω<20时斜率为-20dB/dec ,拟将这部分作为中频段,取ωc=16rad/s在0dB 线上取ωc=16的点B过B 作-20dB/dec 直线至ω=80rad/s 处点C 。
延长CF 至点D ,点D 的角频率就是滞后补偿网络的转折频率ω1。
自动控制原理课程设计任务书(2016)
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《自动控制原理》课程设计任务书航空航天学院2016.11目录一、设计目的和要求 (1)1 设计目的 (1)2 设计要求 (1)二、题目 (2)题目1直线一级倒立摆频率响应控制实验 (2)题目2 直线一级倒立摆PID 控制实验 (7)题目3 控制系统校正实验1 (9)题目4 控制系统校正实验2 (10)题目5 控制系统校正实验3 (11)题目6 控制系统校正实验4 (12)三、实践报告书写内容要求 (13)四、考核方式 (14)一、设计目的和要求1 设计目的1)培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
2)培养学生运用所学知识,利用MATLAB这软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题。
3)提高学生课程设计报告撰写水平。
4)培养学生文献检索的能力。
2 设计要求1)熟悉MATLAB语言及Simulink仿真软件。
2)掌握控制系统的时域分析,主要包括系统的各种响应、性能指标的获取、零极点对系统性能的影响、高阶系统的近似研究,控制系统的稳定性分析,控制系统的稳态误差的求取。
3)掌握控制系统的根轨迹分析,主要包括多回路系统的根轨迹、零度根轨迹、纯迟延系统根轨迹和控制系统的根轨迹分析。
4)掌握控制系统的频域分析,主要包括系统Bode图、Nyquist图、稳定性判据和系统的频域响应。
5)掌握控制系统的校正,主要包括根轨迹法超前校正、频域法超前校正、频域法滞后校正以及校正前后的性能分析。
二、题目题目1直线一级倒立摆频率响应控制实验1、初始条件(1)固高GLIP2002直线二级倒立摆(2)计算机(Matlab Simulink)1.1 倒立摆系统简介倒立摆是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合,其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性系统,可以作为一个典型的控制对象对其进行研究。
最初研究开始于二十世纪50 年代,麻省理工学院(MIT)的控制论专家根据火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验设备。
自动控制系统课程设计任务书
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《自动控制系统》课程设计一、教学目的1.培养理论联系实际的设计思想,训练综合运用控制理论和相关课程知识的能力。
2.掌握自动控制原理中各种校正装置的作用及用法,根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计,并调试满足系统的指标。
3.学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试。
4.锻炼学生使用模拟机实现控制系统。
5.锻炼学生独立思考、动手解决问题的能力。
二、教学基本要求了解控制系统设计原则、内容和步骤。
掌握控制器的几种常用算法。
掌握控制器的参数整定方法。
掌握数字仿真软件的使用方法。
学会使用硬件电路搭建模拟控制器。
三、教学内容1.总结归纳出有实际背景的教学模型分别给各位同学提出设计题目及设计指标要求。
同学通过查阅相关资料,根据各自题目确定合理的控制方式及校正形式完成设计。
2.首先要根据所学控制理论知识(频率法或根轨迹法)进行人工设计校正装置,初步设计出校正装置传递函数形式及参数。
3.用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具,对人工设计系统进行仿真调试,使其满足技术要求,并绘制打印出仿真框图、频率特性图及动态响应图。
4.确定校正装置的电路形式及电路参数。
5.在模拟机上实现控制系统,并按指标要求进行实际调试。
6.完成设计报告报告包括:(1) 任务书(2) 设计思想及设计过程、设计后校验;包括频率特性三条性曲线校正电路确定及参数选择。
(3) MATLAB设计仿真中仿真框图或语言,绘制打印出仿真框图、频率特性,要求的指标,动态特性图。
四、时间分配阶段设计内容设计任务时间1 理论讲解由指导教师进行理论知识讲解,包括设计题目中的共性问题和仿真软件Matlab软件的使用方法。
4天2 课题选择学生分组并选择题目,分析研究设计任务书及原始资料,明确设计要求和任务。
0.5天3 人工设计及数字仿真根据题目要求,分析系统模型,找出不满足的性能指标,设计校正算法、确定参数,并使用Matlab仿真。
《自动控制原理》课程设计
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名称:《自动控制原理》课程设计题目:基于自动控制原理的性能分析设计与校正院系:建筑环境与能源工程系班级:学生姓名:指导教师:目录一、课程设计的目的与要求------------------------------3二、设计内容2.1控制系统的数学建模----------------------------42.2控制系统的时域分析----------------------------62.3控制系统的根轨迹分析--------------------------82.4控制系统的频域分析---------------------------102.5控制系统的校正-------------------------------12三、课程设计总结------------------------------------17四、参考文献----------------------------------------18一、课程设计的目的与要求本课程为《自动控制原理》的课程设计,是课堂的深化。
设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能,熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件,能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题,并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。
使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具,并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能,以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。
通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来,而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。
通过此次计算机辅助设计,学生应达到以下的基本要求:1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。
2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
3.能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件,分析系统的性能。
自动控制原理课程设计
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课程设计任务书题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计 初始条件:已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是)10)(2()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-=s K v , 70≥γ。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)(1) MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相位裕度。
(2) 前向通路中插入一相位滞后校正,确定校正网络的传递函数。
(3) 用MATLAB 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
(4) 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程,列出MATLAB 程序和MATLAB 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排:指导教师签名: 2008 年 12 月 20 日系主任(或责任教师)签名: 年 月 日目录1设计目的与意义 (1)2设计任务和要求 (1)3设计内容 (1)3.1校正前系统分析 (2)3.2校正网络分析 (3)3.3综合分析 (7)4心得体会 (9)参考文献 (10)转子绕线机控制系统的滞后校正设计1设计目的与意义1、通过本次课程设计,学生能够培养自己理论联系实际的设计思想,训练自己综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力。
2、掌握自动控制原理中各种校正装置的作用及用法,根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计,并调试满足系统的指标。
3、进一步加深对MATLAB 软件的认识和理解,学会使用MATLAB 语言来进行系统建模、系统校正中的性能参数的求解、以及系统仿真与调试。
4、此外,学生还可以通过本次设计来锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力。
2设计任务和要求初始条件:已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是)10)(2()(++=s s s K s G 要求系统的静态速度误差系数115-=s K v , 70≥γ。
要求完成的主要任务:1、MATLAB 作出满足初始条件的K 值的系统伯德图,计算系统的幅值裕度和相位裕度。
自动控制原理课程设计任务书
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一个位置随动系统如图所示:其中,自整角机、相敏放大1007.0525.1)(1+⨯=s s G ,可控硅功率放大100167.040)(2+=s s G ,执行电机19.00063.098.23)(23++=s s s G ,减速器ss G 1.0)(4=。
设计思想和要求:1、画出未校正系统的Bode 图,分析系统是否稳定。
2、画出未校正系统的根轨迹图,分析闭环系统是否稳定。
3、对系统进行超前-滞后串联校正。
要求校正后的系统满足指标:(1)幅值稳定裕度Gm>18,相角稳定裕度Pm>35º(2)系统对阶跃响应的超调量Mp<36%,调节时间Ts <0.3秒。
(3)系统的跟踪误差Es<0.002。
4、计算校正后系统的剪切频率Wcp 和-π穿频率Wcs5、给出校正装置的传递函数。
6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型,在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节,观察分析非线性环节对系统性能的影响。
7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响(自由发挥)。
位置随动系统机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统,其中被控对象的传递函数为:)1.50)(1(3)(0++=s s s s G 设计一个滞后校正装置,使系统的相角裕量045=γ。
二、设计思想1、控制系统的设计,就是在系统中引入适当的环节,用以对原有系统的某些性能进行校正,使之达到理想的效果。
2、本题目中,系统的性能指标以相角裕量的形式给出,所以采用频域法对系统进行校正,改变系统的频域特性形状,使校正后系统的频域特性具有合适的低频、中频和高频特性,以及足够的稳定裕量,从而满足所要求的性能指标。
3、绘制原系统的Bode 图。
4、用matlab 做原系统的Bode 图,检查是否满足题目要求。
5、求校正装置的传递函数。
直流电机PI 控制器稳态误差分析一直流电机控制系统的方框图如图所示,其中Y 为电机转速,a v 为电枢电压,W 为负载转矩。
《自动控制原理》课程设计报告
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《自动控制原理》课程设计报告《自动控制原理》课程设计(理工类)课程名称:自动控制原理专业班级: 08自动化(1)班学生学号: 0804110601 学生姓名:丁丽华所属院部:机电工程学院指导教师:陈丽换2021 ——2021 学年第二学期金陵科技学院教务处制金陵科技学院《自动控制原理》课程设计任务书课程序号 32 课程编号04184500实践序号 10 设计名称自动控制原理课程设计适用年级、专业 08自动化时间 1 周一、设计目的:1、了解控制系统设计的一般方法、步骤。
2、掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。
3、掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能。
4、提高分析问题解决问题的能力。
二、设计内容与要求:设计内容:1、阅读有关资料。
2、对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。
3、绘制根轨迹图、Bode图、Nyquist图。
4、设计校正系统,满足工作要求。
设计条件:1、已知单位负反馈系统被控制对象的传递函数为G(S)?K0S(S?1)(S?2)设计要求:1、能用MATLAB解复杂的自动控制理论题目。
2、能用MATLAB设计控制系统以满足具体的性能指标。
3、能灵活应用MATLAB的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK仿真软件,分析系统的性能。
设计题目: G(S)?K0,试用频率法设计串联滞后——超前校正装置,使系统S(S?1)(S?2)0的相角裕量??45,静态速度误差系数Kv?10s?1,截止频率不低于1.5rads设计步骤:1、静态速度误差系数Kv?10s?1,即当S—>0时,G(S)?即被控对象的开环传递函数:G(S)=K0=10,解得K0=20s-1。
S(S?1)(S?2)20。
S(S?1)(S?2)2、滞后校正器的传递函数为:GC1(S)=1?bTS1?TS根据题目要求,取校正后系统的截止频率WC=1.5rad/s,先试取b=0.105,编写求滞后校正器的传递函数的MATLAB的程序如下:wc=1.5;k0=20;n1=1; d1=conv(conv([1 0],[1 1]),[1 2]);b=0.105;T=1/(0.1*wc); B=b*T;Gc1=tf([B 1],[T 1])将程序输入MATLAB mand Window后,并按回车,mand Window出现如下代数式:6.667s?163.33s?1由式可知:b=0.105,T=63.33。
《自动控制原理》课程设计报告书

信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称:自动控制原理课程设计班级:自动化2010级3班学号:姓名:指导教师:2013年1月一.需求分析1.设计题目已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数)11.0(s G 0+=s s K)(用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。
2.设计要求及系统功能分析任务一:用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计,使闭环系统同时满足如下动态及静态性能指标:(1)在单位斜坡信号t t r =)(作用下,系统的稳态误差005.0≤ss e ; (2)系统校正后,相位裕量045>γ (3)系统校正后,幅值穿越频率50c2>ω任务二:若采用数字控制器来实现任务一设计的控制器,给出数字控制器的差分方程表示或离散传递函数(Z 变换)表示。
仿真验证采用数字控制器后闭环系统的性能,试通过仿真确定满足任务一指标的最大的采样周期T. (注:T 结果不唯一)。
二.校正前系统性能分析校正前系统的开环传递函数为 )11.0()(0+=s s Ks G由设计要求(1)005.0≤ss e ,得K e ss 1=,故有200K ≥从而系统的开环传递函数为ss s G 102000)(20+=系统的闭环传递函数为2000102000)(20++=Φs s s系统的闭环单位斜坡响应的拉氏变换为)(12000s 102000120001020001)()(R s C '0232200s ss s s s s s s s Φ∙=++∙=++∙=Φ=)(即对)(s Φ的斜坡响应对应于对)('s Φ的阶跃响应。
系统的时域性能(程序参见《自动控制原理(第二版)》(吴怀宇、廖家平主编)Page102)%%系统未校正前闭环单位斜坡响应num=[2000];den=[1,10,2000,0]; t=[0:0.1:20];y=step(num,den,t); plot(t,t,t,y); grid;xlabel('time');ylabel('input and output'); title('校正前系统的斜坡响应');系统的频域性能(程序参见《自动控制原理(第二版)》(吴怀宇、廖家平主编)Page208)%%系统未校正前伯德图 num=[200];den=[0.1 1 0];sys=tf(num,den);w=logspace(-1,4,100) bode(h,w); grid;[Gm,pm,wcp,wcg]=margin(sys); Gmdb=20*log10(Gm); [Gmdb,pm,wcp,wcg]得到系统的稳态裕度:增益裕度gm 、相位裕度pm 、相角穿越频率wcg 、幅值穿越频率wcp由结果知:相位裕度000457580.12<=γ幅值穿越频率s rad s rad 501649.441c <=ω不符合系统的性能指标要求,因此需要进行校正,根据题目要求,采用串联超前校正。
自动控制原理课程设计任务书
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同学:自动控制原理课程设计任务书设计题目:双手协调机器人单个关节控制系统的设计与仿真1.已知控制系统直流电机的主要参数如下:电机转动惯量=m J 负载转动惯量=l J电机转矩灵敏度=t K 反电势系数=e K电机电枢电阻=a R 电机电枢电感=a L堵转电压=S U 堵转电流=S I堵转转矩=S T 空载转速=n2.已知控制系统固有传递函数(或框图)如下:某双手协调机器人单个关节的控制系统为单位负反馈系统,被控对象为机械臂,其传递函数为04()(0.5)G s s s =+3.性能指标A(1)开环放大倍数K ≥ (2)剪切频率 ≤≤C ω(3)相位裕度γ≥ (4)谐振峰值=r M(5)超调量25%P σ≤ (6)过渡过程时间≤S t 3s (2%∆=)(7)角速度=∙θ (8)角加速度=∙∙θ(9)在单位斜坡输入时的稳态误差≤SS e 0.01254.性能指标B(1)开环放大倍数≥K (2)剪切频率 ≤≤C ω(3)相位裕度≥γ (4)谐振峰值=r M(5)超调量≤P σ (6)过渡过程时间≤S t(7)角速度=∙θ (8)角加速度=∙∙θ(9)稳态误差≤SS e5.设计要求与步骤(1)设计系统,分别满足性能指标A 和B 。
(2)人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode 图,并确定出校正装置的传递函数。
验算校正后系统是否满足性能指标要求。
(3)计算机辅助设计利用MATLAB 语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。
(4)确定校正装置的电路形式及其参数。
(5)撰写设计报告。
具体内容包括如下五个部分。
1)设计任务书2)设计过程人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode 图(在半对数坐标纸上)、校正装置传递函数、性能指标验算数据。
计算机辅助设计过程包括Simulink 仿真框图、Bode 图、阶跃响应曲线、性能指标要求的其他曲线。
3)校正装置电路图4)设计结论5)设计后的心得体会。
自动控制课设任务书
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2011 年 6 月 7 日- 6 月 9 日 课程设计讲解; - 6 月 9 日-6 月 16 日 学生上机调试和答疑、并按要求整理好课程设计说明书; - 6 月 17 日上午-6 月 仿真建模现场调试及口试答辩。 - 17 日下午
6.成绩考核办法 课程设计说明书:60%; 现场调试模型及口试答辩:40%。
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3.课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 根据以下条件进行直流电动机参数计算和设置, 一、 根据以下条件进行直流电动机参数计算和设置, 和设置 完成全压直接起动系统的仿真建模; 完成全压直接起动系统的仿真建模; 全压直接起动系统的仿真建模 一台直流并励电动机,铭牌额定参数为 PN = 17 kW , U N = 220V , I N = 88.9A , n N = 3000r/min ,电枢回路总电阻 Ra = 0.087Ω ,励磁回路总电阻 R f = 181.5Ω ,电动机 转动惯量 J = 0.76Kg ⋅ m 2 。要求仿真该电动机的直接起动的过程。 二、根据以下条件进行交流电源电压、直流电动机、晶闸管等参数计算和设置,完成开 根据以下条件进行交流电源电压、直流电动机、晶闸管等参数计算和设置, 环调压调速系统的仿真建模; 环调压调速系统的仿真建模; 已 知 直 流 电 动 机 额 定 参 数 为 U N = 220V , I N = 17 A , n N = 1460r/min , 4 极 ,
变化对系统响应的影响。 要求: (1)根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图,按传递函数构建仿真模型; (2)按工程方法设计和选择转速和电流调节器参数,ASR 和 ACR 都采用 PI 调节器。 (3)设定模型仿真参数,仿真时间 10s,并在 6s 时突加 1/2 额定负载,观察控制系统电 流、转速响应。 (4)修改调节器参数,观察在不同参数条件下,双闭环系统电流和转速的响应,修改转 速给定,观察电动机在同步转速时的工作情况。 (5)使用 Power System 模块建立直流电机双闭环系统仿真模型,并与传递函数模型运 行结果进行比较。
武科大-2013《自动控制原理课程设计》任务书 2013.12)
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二○一三~二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称:自动控制原理课程设计班级:学号:姓名:指导教师:二○一三年十二月《自动控制原理课程设计》任务书一、 基本情况课程代码:0403035 课程类别:必修课 课程学分:1学分 课程学时:1周 课程对象:自动化二、时间安排三、 题目、任务及要求已知:某负反馈系统的开环传递函数 ()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=1101s s s Ks H s G ,利用时域分析法,根轨迹法和频率分析法分析系统,并用频域法设计控制器。
一、根轨迹法1).绘制系统根轨迹图。
2)利用根轨迹图,求系统临界稳定时的K 值。
3)应用主导极点的概念,计算ξ=1/2时,系统的超调量和调节时间。
二、时域分析法1).利用劳斯判据,判断K 的稳定域。
2)计算当K=5时,将此三阶系统近似为二阶系统,并计算系统的暂态特性指标,超调量,调节时间。
3)当输入为单位斜坡信号时,计算系统的稳态误差。
三、频域分析法1)当K=5时,绘制系统开环幅相特性,应用奈氏判据判定系统的稳定性。
2)当K=5时,绘制系统对数频率特性曲线,并计算相应裕量和增益裕量,并根据相位裕量和增益裕量判定系统稳定性。
四、频域法设计要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02,且相位裕量()︒≥45cωγ,请利用串联校正方法,设计控制器()sG C,并写出控制器的实现方式。
四、设计报告及书写内容要求课程设计任务完成后,每位同学必须独立书写一份课程设计报告,注意:不得抄袭他人的报告(或给他人抄袭),一旦发现,成绩为零分。
1)分析过程完整,计算正确,利用MATLAB进行结果验证;2)设计要求,说明串联校正的设计思路(滞后校正,超前校正或滞后-超前校正);3)详细设计(包括的图形有:串联校正结构图,校正前系统的Bode图,校正装置的Bode图,校正后系统的Bode图);4)MATLAB编程代码及运行结果(包括图形、运算结果);5)校正实现的电路图及仿真实验结果(校正前后系统的阶跃响应图-MATLAB或SMULINK辅助设计);6)校正前后的系统性能指标的计算;7)总结(包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容)。
电气《自动控制原理课程设计》任务书
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自动控制原理课程设计任务书一、设计题目线性控制系统的设计与校正二、串联校正设计原理图2-1为一加串联校正后系统的方框图。
图中校正装置G c (S)是与被控对象Go(S)串联连接。
图2-1 加串联校正后系统的方框图串联校正有以下三种形式: 1) 超前校正,这种校正是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能。
2) 滞后校正,这种校正是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性,使系统在满足稳态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。
3) 滞后超前校正,由于这种校正既有超前校正的特点,又有滞后校正的优点。
因而它适用系统需要同时改善稳态和动态性能的场合。
校正装置有无源和有源二种。
基于后者与被控对象相连接时,不存在着负载效应,故得到广泛地应用。
两种常用的校正方法:零极点对消法(时域法;采用超前校正)和期望特性校正法(采用滞后校正)。
三、设计任务和要求 (一)在MATLAB 仿真软件上完成系统的频域法串联校正。
1、课程设计题目(6选1)题目1:已知负单位反馈控制系统的开环传递函数为:()(5)(10)o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足:110,3,%15%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目2:已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为:()(8)(16)o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足:110,0.6,%20%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目3:已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为:()(1)(2)o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足:110,15,%25%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目4:已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为:()(0.11)(0.21)o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足:130,7,%25%,35v s K s t s σγ-=<<>︒题目5:已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为:()(1)(0.51)o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足:110,5,%15%,50v s K s t s σγ-=<<>︒题目6:已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为:()()()0.110.0011o KG s s s s =++,设计串联校正装置,使校正后系统满足: 1100,0.05,%30%,45v s K s t s σγ-=<<>︒ 2、设计要求可以通过两种方式进行仿真:编制MATLAB-M 文件或者在MATLAB/SIMULINK 环境下搭建仿真模型进行仿真。
10自动化自控原理课程设计任务书

自动化专业自动控制原理课程设计任务书一、目的课程设计是实践性教学环节的重要组成部分,是在课程学习过程中,有了一定的理论知识后,为了加深对所学理论知识的理解,增强实践动手能力所设计的一个教学环节。
通过课程设计,培养学生脚踏实地、艰苦创业、创新务实的精神,加深对计算机控制技术的理解;同时培养学生理论与实践相结合,培养学生运用理论知识分析和解决实际问题的能力。
二、内容和要求课程设计内容主要包括:设计一套水温闭环控制系统,要求采用集成电路实现控制,输出控制小型继电器通断,使“热得快”通电,加热容器中的冷水,再由温度传感器检测温度反馈给控制器比较后,根据给定温度进行调节,系统的温度由8段数码管显示。
要求:实现人工设定温度,自动控制温度,适时显示水温等功能。
目标温度:40℃~80℃可调,采用PID算法设定控制器参数。
三、任务整个课程设计的各个环节都要求学生自己设计、自己动手,按要求做好分工合作,对课程设计进行总结,撰写课程设计报告(包括设计方案、电路搭建、系统传递函数的建立、实验数据、失败或成功的经验总结等)。
四、方法与步骤1、课程设计时间:集中2周时间。
2、设计方式:5人一组,自由组合,每班最后只剩4人可组成一组,或与其他班同学合并成一组,剩1-3人则可分别插进本班任何一组中,每组第一位同学为小组长。
3、以班为单位统计所需购买的元器件并统一购买,必须开具正式发票,有元器件清单,发票抬头:华南农业大学;由班长和学习委员统一组织到自动化系借领工具箱。
4、6月21号(17周5)下午,由各班学习委员组织各小组同学,分别带好设计报告和作品,到学院南楼507向自己班指导老师汇报和演示。
5、领导与组织:根据学校的规定和《自动控制原理》课程教学大纲的要求,由指导课程设计的教师和主讲教师领导组织,制定详细的课程设计计划,做出具体的安排。
班干部协助指导教师负责具体事务的安排。
6、职责与纪律课程设计期间,应服从设计指导教师的安排;严格遵守学校的有关规章制度,未经许可不得离开广州市区。
自动控制原理课程设计任务书

自动控制原理课程设计任务书
一、 目的要求
1、 目的
1、 巩固自动控制原理课程中基本概念的理解和运用;
2、 掌握被控广义对象数学模型试验测试和辨识的方法;
3、 掌握闭环系统稳定性、稳态误差和动态响应质量的分析、计算和校正方法;
4、 经过对广义对象特性测试和闭环系统运行调试试验,提高实际操作能力;
5、 应用MATLAB 仿真计算,提高编程和仿真计算能力。
6、 培养学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力,对学生进行设计技能、 计算绘图及编写说明书的初步训练。
2、 要求
1、 认真对待课程设计,集中全部精力,抓紧两周时间,圆满完成课程设计任
务;
2、 认真听老师讲授课程设计,并做好笔记,消化内容,掌握自动控制系统一
般的设计步骤和方法;
3、 学会用MATLAB 仿真计算方法,设计自动控制系统;
4、 认真做好测试和运行调试试验,仔细记录数据,分析实验结果;
5、 按规定认真写好课程设计报告。
二、 设计题目
直流电动机转速控制系统设计
三、 质量指标要求
1、给定转速:1800转/分=30Hz=5v
2、稳态误差:理论上0ss e =,实际系统稳态误差,为给定转速值的0005
3、动态质量指标:
超调量: %5%σ≤
调节时间: 1.5s t s <
四、 完成时间:2周。
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自动控制原理课程设计任务书1
电枢控制式直流电动机的原理图如下:
系统中的参量为:
R.为电枢绕组的电阻(欧);L.为电枢绕细的电感(亨);.为电枢绕组的电流(安〉;if 为磁场的电流(安);u.为作用到电枢上的电压(伏);e b为反电动势(伏):。
为电动机轴的角位移(弧度);Mv 为电动机转矩(公斤米):
J为电动机和负载折合到电动机轴上的转动惯量(公斤米秒2 ) ;
f 为电动机和负载折合到电动机轴上的粘性摩擦系数(公斤米/弧度/秒);
KM为电动机转矩常数:
Kb为反电动势常数:
并设信号源内阻抗为零。
要求:
(1)列出原始微分方程:
(2)绘制系统的结构图:
(3)确定系统的传递函数G(s) = 0 (s) /U.(s) ;
(4)当L.=2 亨,f = -2 公斤米/弧度/秒,J= O. 5 公斤米秒2 , R.=4 欧,
KM=3 , Ki,=5 时,求:Gk (s),并以Gk (s)为开环传递函数作出根轨迹。
(5)采用你认为的最佳方法对Gk (s)进行校正,使Gk (s)的参数最优。
自动控制原理课程设计任务书2
打印机打印头控制系统如图所示,采用皮带传动、直流电机驱动,其中传送皮带弹性系数k=20N/m,打印头质量为m=0. 2kg,光电位移传感器的灵敏度lv/m,皮带轮的半径都为0. 15m,电机忽略电感,电阻R=2 欧,扭矩常数为:km=2Nm/A, 系统转动惯量为J=0.0kg. m2,系统的阻尼折合到电机处b=0. 25Nms/rad 。
要求:
(1) 分析系统性能,如果采用速度副反馈进行校正,反馈系数为0. 1,再计算系统性能。
( 2 ) 要求系统调节时间为0. ls,超调量小于10%,稳态误差小于1%,试用频率法进行校正。
( 3) 如果采用PI校正,试用根轨迹法确定系数。
自动控制原理课程设计任务书3
已知一光源自动跟踪系统,利用帆板上一对光敏元件检测光能,当帆板偏离光源时,光敏元件产生电压差并通过放大后驱动电机转动,使太阳能帆板对准光源,如图示,其中,电机Ra=l.75;La=2.83e-3;Vc=Kv*Wa,表示转子旋转产生的电动势,Kv=0.093 ;电机产生的电磁力矩T=Kt*I,Kt=0.0924;电机及负载的转动惯量J=30e-6m s;阻力矩为T = B*wa,其中B=5e-3。
要求:
(1)分析系统工作过程,建立数学模型,并画出结构图。
(2)系统跟踪阶跃响应的时间为0.5 秒,超调量为小于5o/o,设计校正系统。
(3)分析当该系统跟踪太阳转动时的性能。
(4)设计光源检测放大装置,画出电路图并确定主要元件参数。
自动控制原理课程设计任务书4
在造纸厂的卷纸过程中,卷开轴和卷进轴之间的纸张张力采用下图所示的卷纸张力控制系统进行控制,以保持张力F基本恒定。
要求:
( 1)查阅相关资料,分析系统的工作原理,指出被控对象、被控量和给定量,画出系统方框图。
( 2 )分析系统每个环节的输入输出关系,代入相关参数求取系统传递函数。
( 3 )分析系统时域性能和频域性能。
( 4 )运用根轨迹法或频率法校正系统,使之满足给定性能指标要求。
(己知:T m =0.35 ,T n =3,k1 = 2,k2 = 2 k m =1 ,k n=3,反馈系数:α=1要求:ωc≥4 ,γc ≥ 40 )
自动控制原理课程设计任务书5
已知一个采用自整角机的位置随动系统,如图所示,系统输入为指令转角,输出为负载转速n。
当系统误差角e≠0 时,由自整角机BST-BSR 组成的比较装置输出交流电压信号U bs,通过相敏整流放大电路后变为U ph,然后经过功率放大器得到电压U d用于驱动电机转动,通过减速器带动负载工作。
负载转角Q m直接反馈到比较装置于比较,通过BSR输出控制电压U bs。
要求:
(1)选取适当参数,建立系统控制模型,画出系统动态结胸图:
(2)写出传递函数:
(3)调节传递函数参数使得系统跟踪响应的最大超调量M≥16%,调节时间t s≤0. 7s ; (4)写出分析过程:进行系统稳定性分析;
(5)如果系统不稳定,进行校正,画出校正前后的Bode 图;
(6)画出校正前后的斜坡阶跃响应图。
k=19;
sys=tf([1088339*k],[1 710 181342 1088339*k]);
t=0:0.001:0.2;
figure(1)
u=t;
lsim(sys,u,t,0);grid。