自动控制大作业

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吉林大学2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业参考答案

③反变换公式法：
e(nT)=-10×1+10×2n=10(2n-1)
(2)
①部分分式法：
②幂级数法：用长除法可得
e*(t)=-3δ(t)-58(t-T)-7δ(t-2T)-9δ(t-3T)+…
8设下图所示各系统均采用单速同步采样，其采样周期为T。试求各采样系统的输出C(z)表示式。（20分）
第8题图
吉林大学网络教育学院
2019-2020学年第一学期期末考试《自动控制原理》大作业
学生姓名专业
层次年级学号
学习中心成绩
年月日
作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。
5已知线性离散系统的闭环脉冲传递函为，试判断该系统是否稳定。（10分）
系统是稳定的.
6设有零阶保持器的离散系统如下图所示，试求：
（1）当采样周期T为1s和0.5s时，系统的临界开环增益Kc；
（2）当r(t)=1(t)，K=1，T分别为2s，4s时，系统的输出响应c(kT)。（15分）
第6题图
c(s)=G(s)R(s)=2/(s^2+5s+6)*1/s=A/s+B/(s+2)+C/(s+3),解出A=1/3,B=-1,C=2/3;
反变换c(t)=1/3-e^(-2t)+2/3*e^(-3t)；
开环增益是1/3,所以单位阶跃下的稳态输出等于1/3.
7试用部分分式法、幂级数法和反变换公式法求函数的z反变换。（15分）
(1)①部分分式法：
e(nT)=-10+10×2n=10(2n-1)

自动控制原理大作业,DOC

自动控制原理大作业,D O C(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除恒温箱自动控制系统的分析与实现（北京通大学机械与电子控制工程学院，北京 100044）摘要：本文的主要内容是对恒温箱自动控制系统结构图进行分析，画出结构框图，算出传递函数。

在对恒温箱自动控制系统仿真的基础上，在控制器选择，执行机构选型，对象的建模与时域和频域分析等方面进行全面、综合的分析，并对其进行频域校正，针对系统存在的问题找到合适的解决办法，构建校正网络电路，从而使得系统能够满足要求的性能指标。

关键词：增益系统传递函数频域分析频域校正Constant temperature box automatic control system analysis andImplementationZhang Xinjie,Jia Chengcheng,Xian Zhuo,Zhou Jing,Shi Zhen (School of Mechanical, Electronic and Control engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044，China)Abstract：The system is mainly to solve the problem of constant temperature box automatic control system structure diagram analysis, draw the structure diagram, calculate the transfer function. In the constant temperature box automatic control system based on the simulation, in the controller, actuator selection, object modeling and analysis of time domain and frequency domain and other aspects of a comprehensive, integrated analysis, and carries on the frequency domain correction system, aiming at the existing problems to find a suitable solution, constructing a calibration network circuit, thereby enabling the system to to meet the requirements of performance index.Key words: gain transfer function of the system frequency domain analysis frequency domain correction1 工作原理及性能要求恒温箱自动控制系统的工作原理图如图1所示。

自动控制原理大作业

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

自动控制是相对人工控制概念而言的。

自动控制原理：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

相关简介：自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。

它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。

二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。

应时而生：20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。

它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。

目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。

自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。

在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

反馈控制系统在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。

下面是一个标准的反馈模型：开方：公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。

自动控制大作业

自动控制大作业(总28页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--自动控制原理课程大作业班级：1302011成员：刘罡潘仕林赵奇2014 年《自动控制技术》课程大作业一、课程习题1．带飞球式调节器的瓦特蒸汽机是近代工业革命兴起的标志，同样也是一个典型的反馈控制系统，请画出该系统的组成框图，并注明下列器件的位置，并说明与每个信号相关的装置。

受控过程过程要求的输出信号传感器执行机构执行机构的输出信号调节器调节器输出信号参考信号误差信号图瓦特离心式调速器示意图解：受控过程蒸汽机运行过程要求的输出信号转速传感器履带执行机构蒸汽阀执行机构的输出信号蒸汽推力调节器调速器调节器输出信号调速器转速参考信号规定转速误差信号转速偏差2.倒立摆控制系统是一个典型的非线性、强耦合、多变量和不稳定系统。

倒立摆的控制问题就是给连接摆杆的小车施加控制力，使摆杆尽快的达到一个平衡位置，并且保证不出现过大的振荡。

当摆杆到达期望的平衡位置后，系统能克服随机扰动保持在平衡点。

如图 2 所示是一个简单的一阶倒立摆系统，这里忽略空气阻力和各种次要的摩擦力，将倒立摆系统看做是一个由小车和均匀刚性杆组成的系统。

假设系统初始状态时，摆杆垂直于小车处于平衡状态，此时摆杆受到冲激信号作用产生一个微小的偏移。

建立此时系统的控制系统数学模型。

图小车-单摆系统示意图解：1. 一阶倒立摆的微分方程模型对一阶倒立摆系统中的小车和摆杆进行受力分析，其中，N 和 P 为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。

图1-2 小车及摆杆受力图分析小车水平方向所受的合力，可以得到以下方程：传感器控制器执行机构对象R C（1-1）由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式：（1-2）即：（1-3）把这个等式代入式(1-1)中，就得到系统的第一个运动方程：（1-4）为了推出系统的第二个运动方程，我们对摆杆垂直方向上的合力进行分析，可以得到下面方程：（1-5）即：（1-6）力矩平衡方程如下：（1-7）由于所以等式前面有负号。

自动控制控大作业

SHANGHAI UNIVERSITY课程项目MATLAB的模拟仿真实验专业课：自动控制原理学院机自学院专业（大类）电气工程及其自动化姓名学号分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分顾玮负责分析结论其它共同讨论二阶系统性能改善一、要求（1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解（2）性能分析与对比（3）举出具体实例，结合matlab分析二、原理在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。

（1）比例-微分控制：比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。

图1 比例微分控制系统（2）测速反馈控制：测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。

图2测速反馈控制系统(3)经典二阶控制系统图3经典二阶控制系统三、实例分析1、标准传递函数 )2()(G 2n n s s s ζωω+= 22)2()(nn n s s s ωζωω++=Φ 00.2n =ω 15.0=ζMATLAB 代码：num=[4];den=[1,0.6,4];G=tf(num,den);t=0:0.1:10;step(G ,t);图4标准传递函数仿真2、比例微分控制系统与经典二阶系统比较22)2()1()(n n d n d s s s T s ωωζω+++=Φ 2n d d T ωζζ+= 设置d T =0.15 d ξ=0.30 00.2=n ω ξ=0.15MATLAB 代码：num1=[4];num2=[0.6 4];den1=[1 0.6 4];den2=[1 1.20 4];[y1,x,t]=step(num1,den1,t);[y2,x,t]=step(num2,den2,t);plot(t,y1,t,y2)grid ;xl abel('t');yl abel('h(t)')t=0:0.1:30;图5比例微分控制系统与经典二阶系统比较仿真3、测速反馈控制系统与经典控制二阶系统比较22)2()(nn d n s s s ωωζω++=Φ 2n d τωζζ+= τ=0.50 d ξ=0.65 00.2=n ω ξ=0.15MATLAB 代码：num1=[4];num2=[4];den1=[1,0.60,4];den2=[1,2.60,4];[y1,x,t]=step(num1,den1,t);[y2,x,t]=step(num2,den2,t);plot(t,y1,t,y2)grid ;xlabel('t');ylabel('h(t)')t=0:0.1:30;图6测速反馈控制系统与经典控制二阶系统比较四、分析与结论1、经典二阶控制系统%σ=62% 选取误差带△=0.05时调节时间s t =11.67s2、比例微分控制系统%σ= 37% 选取误差带△=0.05时调节时间s t =5.83s分析：通过比较系统改善前与改善后性能指标的变化和系统在单位阶跃响应下仿真曲线的对比可以得出，比例微分控制能够使系统振荡减小，同时超调量减小，改善系统的稳定性。

2024吉大网络教育自动控制原理大作业解答

2024吉大网络教育自动控制原理大作业解答自动控制原理是计算机专业的一门重要课程，它是研究控制系统动态特性和控制方法的学科，主要应用于工业自动化、航天航空、机械工程等领域。

网络教育是利用信息技术手段进行教学的一种模式，具有灵活性、便捷性和高效性等优点。

本次大作业要求运用自动控制原理的知识，结合网络教育的特点，设计实现一个网络教育平台的自动化控制系统，下面是本人的解答。

首先，我们需要明确网络教育平台的自动化控制系统的目标和需求。

网络教育平台的主要功能包括学生管理、课程管理、教师管理、教学资源管理等。

针对这些需求，我们可以利用自动控制原理的知识设计出相应的控制系统。

对于学生管理功能，我们可以设计一个学生信息管理模块，通过自动控制系统实现学生信息的录入、修改、查询和删除等操作。

在录入学生信息时，可以设计相应的输入界面，通过输入学生的姓名、学号、专业等信息，将学生信息自动添加到系统中；在修改和删除学生信息时，可以设计相应的界面，通过输入学生的学号或姓名等关键信息，实现对学生信息的修改和删除。

对于课程管理功能，我们可以设计一个课程信息管理模块，通过自动控制系统实现课程信息的录入、修改、查询和删除等操作。

在录入课程信息时，可以设计相应的输入界面，通过输入课程的名称、编号、学分等信息，将课程信息自动添加到系统中；在修改和删除课程信息时，可以设计相应的界面，通过输入课程的编号或名称等关键信息，实现对课程信息的修改和删除。

对于教师管理功能，我们可以设计一个教师信息管理模块，通过自动控制系统实现教师信息的录入、修改、查询和删除等操作。

在录入教师信息时，可以设计相应的输入界面，通过输入教师的姓名、工号、职称等信息，将教师信息自动添加到系统中；在修改和删除教师信息时，可以设计相应的界面，通过输入教师的工号或姓名等关键信息，实现对教师信息的修改和删除。

综上所述，通过自动控制原理的知识，我们可以设计和实现一个网络教育平台的自动化控制系统，从而提高网络教育的效率和管理水平。

自动控制大作业--西安电子科技大学--matlab实现,运行完美实现!!!

源程序：
num=[6.3223,18,12.811]; den=[1,6,11.3223,18,12.811]; t=0:0.005:20; [y,x,t]=step(num,den,t); plot(t,y);grid on title('单位阶跃响应曲线') xlabel('t') ylabel('c(t)')
加速度 a=-0.000060
位移 d=1.5000
二二二二二二二二二 2
1
0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
二二二二二二二二二 5
0
-5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
二二二二二二二二二 2
1
0
-0.5
0
0.5
1
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

电力拖动自动控制系统大作业

一、简答1、和V ——M 系统相比PWM 系统有哪些优越性2、双闭环直流调速系统转速和电流调节器作用3、说明位置随动系统的组成4、从评价交流调速系统效率出发，异步电动机调速系统分为几类。

变压变频调速、转子串电阻调速、绕线转子电动机串级调速属于哪类调速5、写出异步电动机在两相任意旋转坐标系下数学模型。

6、转差频率控制的规律是什么。

二、绘制α=β配合控制有环流可逆直流调速系统正向制动过渡过程控制电压、转速、电枢电流波形。

三、已知H 型双极式可逆PWM 变换器v u s 100=，当T T on 43=时计算输出平均电压，并说明电机的转向。

四、已知控制对象的传递函数为W(s)=)1)(1)(1)(1(43211++++s T s T s T s T K 式中K1=2，T1=0.43s,T2=0.06s,T3=0.008s,T4=0.002s,要求阶跃输入下系统的超调量小于5%。

用I （积分）调节器把系统校正为典型Ⅰ型系统，设计该调节器？1、和V——M系统相比PWM系统有哪些优越性答：1）主电路线路简单，需用的功率器件少。

2）开怪频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。

3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。

4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。

5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当的时候，开关损耗也不大，因而装置效率较高。

6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

由于有上述优点，直流PWM 调速系统的应用日益广泛，特别是在中、小容量的高动态性能系统中，已经完全取代了V-M系统。

2、双闭环直流调速系统转速和电流调节器作用答:电流调节器的作用是：限制最大电流（过大的起动电流、过载电流），并使过载时（达到允许最大电流时）思想很陡的下垂机械特性；起动时，能保持电流在允许最大值，实现大恒流快速启动；能有效抑制电网电压波动对电流的不利影响。

自动控制大作业—液位自动控制系统分析解答

自动控制原理大作业班级:XXXXXXXX学号:XXXXXXX姓名：倪马液位自动控制系统分析解答题目：如图所示的液位自动控制系统，简述：（1）系统的基本工作原理，说明各元、部件的功能，控制器、被控对象、希望值、测量值、干扰量和被控量；绘制系统原理框图.（2）假设：系统输入/输出流量与入/出水阀开度成正比，减速器加速比为i ，0H 与电位计中点（零电位点）对应,电动机输入电压与输出转角的对应关系参见第二章第二节相应内容.试列写该系统以0H 为输入，以实际液位高度H 为输出的系统数学模型。

（3)根据（2）的求解过程,绘制控制系统结构图，并求出系统闭环传递函数。

（4）利用劳斯判据,给出满足系统闭环稳定性要求的元、部件参数取值范围。

（5）取系统元、部件参数为:电动机电枢电阻Ω=35.1a R ，电枢电感H L a 00034.0=,电机轴转动惯量26105.8Kgm J -⨯=，电动机反电动势系数)//(03.0s rad V C E =，电动机电磁力矩系数A Nm C M /028.0=；减速器原级齿轮转动惯量210555.0Kgm J =，减速器次级转动惯量22015.0Kgm J =，减速比2=i ；入水阀门转动惯量2301.0Kgm J =，阀门流量系数()rad s m K in //1.03=;m V K H /1=反馈电位计比例系数1=f K 。

入水阀与减速器次级同轴，不计摩擦损耗.试求：①绘制系统关于功率放大器放大系数1K 的根轨迹;②根据控制系统稳、快、准的原则，在根轨迹上适当选取系统闭环极点，试求出系统对)(1)(t t u r =的响应函数的解析表达式,并分析各元、部件参数对系统输出特性的影响。

（6）绘制系统对数频率特性曲线，并对系统频率响应特性给出详细讨论.解答分析：一、系统工作原理（1）基本工作原理设定希望水位在高度H 0时，该系统处于平衡状态，即出水量与进水量一致. 此时，浮子与电位器连接的杆处于水平位置，电位器的滑头也位于中间位置。

自控大作业-PID控制原理运用

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t）与输出u (t）的关系为
因此它的传递函数为：
G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]
其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
1.2PID控制的原理
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：
如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。
如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。
常规的模拟PID控制系统原理框图如图所示。系统由模拟PID控制器和被控对象组成。

自动控制原理大作业完成版

一、设计任务书设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题，姿态控制转换简化模型如图所示，当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行，姿态控制系统的参数分别为：4,0.1,0.1,0.111====a a aK ωεωτ设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%，调节时间小于5s （按2%准则）2、计算机辅助设计（1）simulink仿真框图Simulink仿真框图双击scope显示图像，观察阶跃相应是否达到指标放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求（2）绘制bode 图校正前的bode图校正后的bode图（3）绘制阶跃相应曲线校正前的阶跃相应曲线校正后的阶跃相应曲线三、校正装置电路图前面为放大装置放大25倍，后面为超前补偿电路，它自身的K 为0.1，相乘之后为指标中的2.5，校正装置电路完成160)16(5.2++=s s G c 。

四、设计结论设计的补偿网络为160)16(5.2++=s s G c 。

经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求。

五、设计后的心得体会实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大，参数的要求比书中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出，只能用simulink 画出仿真框图，通过经过一定的计算大概确定某些参数，通过不断地尝试修改，才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线，很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理，如何应用好软件来配合完成系统的设计，现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。

附录：绘制bode图程序：g1=tf(16*[1.1],[1,2,16,0]);margin(g1)g2=tf(400*[1,7,6],[1,62,136,960,0]); margin(g2)绘制阶跃相应程序g1=tf(16*[1.1],[1,2,16,0]);h=tf([1],[1]);gc1=feedback(g1,h);t=0:0.01:10;step(gc1,t);gridg2=tf(400*[1,7,6],[1,62,136,960,0]); h=tf([1],[1]);gc2=feedback(g2,h);t=0:0.01:10;step(gc2,t);grid。

自控大作业

自控大作业项目简介本项目旨在利用现代控制理论及工具，设计一种能够实现给定任务的自控系统。

在这个项目中，我们将通过对传统控制方法、现代控制方法及机器学习控制方法进行理论学习和实践研究，实现一个功能完备、可靠性高、性能卓越的自控系统。

项目目标本项目的主要目标如下：1.了解和掌握自控系统的基本概念、建模和设计方法。

2.掌握经典控制方法和现代控制方法，并加深对PID控制的理解。

3.熟悉机器学习控制方法及其在自控系统中的应用。

4.实现一个具有实际意义的自控系统，并评估其性能。

项目内容我们的自控系统将会有以下几个部分：1.硬件平台：使用Arduino控制器、传感器、执行器、机械组件，搭建一个物理平台，实现物理任务。

2.控制系统：设计并实现控制算法，采用经典控制方法、现代控制方法和机器学习方法，控制物理平台。

3.实验评估：使用不同的评估指标，实现对自控系统的定性和定量评价，并对不同算法进行比较和分析。

项目进度第一阶段1.学习自控系统的基本概念、建模和设计方法。

2.掌握经典控制方法和现代控制方法。

3.学习PID控制算法。

4.确定物理任务，选择硬件平台和相应的传感器、执行器。

第二阶段1.根据任务需求，设计并实现控制算法。

2.实现PID控制算法。

3.实现现代控制方法中的MPC和LQR算法。

4.了解基于机器学习的控制方法，选出一种算法并进行实验。

第三阶段1.进行实验评估，计算系统响应曲线、超调量、调节时间、稳态误差等评估指标。

2.在性能、实现难度、计算资源等方面进行评估。

3.将实验结果与理论分析进行比较和分析，出自控系统设计的优缺点，并提出改进建议。

自控大作业是一个集机械、电子、计算机、控制、实验等多学科知识于一身的综合性项目，我们需要在多个领域中掌握专业技能，具备创新思维能力和实践能力。

本项目不仅有助于深入理解控制领域知识和理论，而且可以提高我们的创新能力和综合实践能力，是非常有意义和挑战性的一个项目。

自动控制原理大作业

第1章绪论一、例题[例1]线性系统的建模仿真:①开环控制系统；②闭环控制系统。

解①开环控制系统运行后可得下图：54321-1-2-3-4-5②闭环控制系统运行后得下图：[例2]非线性系统的建模仿真:①开环控制系统；②闭环控制系统。

、解①开环控制系统运行后得下图：-5-4-3-2-112345②闭环控制系统运行后得下图：二、仿真下图为在Simulink工具里面的搭建的仿真模块，实现控制的稳定性。

图1.1 控制系统结构模型图对模型中的数据进行合理的设计，运行图形如下：图1.2 控制系统结构波形图分析：由图示结果看出较为稳定，超调量小，调节时间也很短。

在t=0.2s 时基本达到稳定。

第2章自动控制系统的数学模型一、例题[例12] 两个子系统为 13()4G s s =+ 2224()23s G s s s +=++ 将两个系统按并联方式连接，可输入： num1=3;den1=[1,4]; num2=[2,4];den2=[1,2,3];[num,den]=parallel(num1,den1,num2,den2) 则得num =0 5 18 25 den =1 6 11 12因此 2123251825()()()61112s s G s G s G s s s s ++=+=+++[例13] 两个子系统为22251()23s s G s s s ++=++ 5(2)()10s H s s +=+将两个系统按反馈方式连接，可输入 numg=[2 5 1];deng=[1 2 3]; numh=[5 10]; denh=[1 10];[num,den]=feedback(numg,deng,numh,denh) 则得num =2 25 51 10 den =11 57 78 40 因此闭环系统的传递函数为3232()2255110()()11577840c num s s s s G s den s s s s +++==+++二、仿真系统1为：，系统2 为求按串联、并联、正反馈、负反馈连接时的系统状态方程及系统1按单位负反馈连接时的状态方程。

自动化智能控制大作业

⾃动化智能控制⼤作业《智能控制》⼤作业1、简答题：1.1.根据⽬前智能控制系统的研究和发展，智能控制系统有哪些类型以及智能控制系统主要有哪些⽅⾯的⼯作可做进⼀步的探索和开展？答: 智能控制系统的类型:①基于信息论的分级递阶智能控制②以模糊系统理论为基础的模糊逻辑控制③基于脑模型的神经⽹络控制④基于知识⼯程的专家控制⑤基于规则的仿⼈智能控制⑥各种⽅法的综合集成智能控制系统的探索和开展:①离散事件和连续时间混杂系统的分析与设计；②基于故障诊断的系统组态理论和容错控制⽅法；③基于实时信息学习的规则⾃动⽣成与修改⽅法；④基于模糊逻辑和神经⽹络以及软计算的智能控制⽅法；⑤基于推理的系统优化⽅法；⑥在⼀定结构模式条件下，系统有关性质（如稳定性等）的分析⽅法等。

1.2.⽐较智能控制与传统控制的特点？答：智能控制与传统控制的特点。

传统控制：经典反馈控制和现代理论控制。

它们的主要特征是基于精确的系统数学模型的控制。

适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。

智能控制：以上问题⽤智能的⽅法同样可以解决。

智能控制是对传统控制理论的发展，传统控制是智能控制的⼀个组成部分，在这个意义下，两者可以统⼀在智能控制的框架下。

1.3.简述模糊集合的基本定义以及与⾪属函数之间的相互关系。

答：模糊集合：模糊集合是⽤从0 到1 之间连续变化的值描述某元素属于特定集合的程度，是描述和处理概念模糊或界限不清事物的数学⼯具。

相互关系：表⽰⾪属度函数的模糊集合必须是凸模糊集合；模糊集合是由其⾪属函数刻画的1.4.画出模糊控制系统的基本结构图，并简述模糊控制器各组成部分所表⽰的意思？答：基本结构图：（1) 模糊化接⼝：模糊化接⼝就是通过在控制器的输⼊、输出论域上定义语⾔变量，来将精确的输⼊、输出值转换为模糊的语⾔值。

(2) 规则库：由数据库和语⾔（模糊）控制规则库组成。

数据库为语⾔控制规则的论域离散化和⾪属函数提供必要的定义。

语⾔控制规则标记控制⽬标和领域专家的控制策略。

自动控制原理大作业报告

背景：卫星通讯具有通讯距离远、覆盖范围大、通讯方式灵活、质量高、容量大、组网迅速基本不受地理和自然环境限制等一系列优点。

近来，采用小口径天线的车载卫星天线得到越来越广泛的应用。

系统采用8052单片机，对步进电动机运转和锁定进行有效控制。

在我做的大作业中选取了其中自动控制的部分进行分析和校正。

系统的提出：天线方位角位置随动系统建摸系统的原理图如图所示。

系统的任务是使输出的天线方位角θ0(t)跟踪输入方位角θi(t)的变化，试建立该系统的数学模型。

系统的参数值如下：电源电压V=10v；功率放大器的增益和时间常数K1=1，T1=0.01s；伺服电动机的电枢回路电阻Rd =8Ω，转动惯量Ja=0.02Kg m2，粘性摩擦系数f a=0.01N m s/rad，反电势系数C e=0.5V s/rad，转矩系数C m=0.5N m/A；减速器各齿轮的齿数为Z1=25，Z2= Z3=250；负载端的转动惯量JL=1 Kg m2粘性摩擦系数fL=1N m s/rad。

预定目标：阶跃响应的稳态误差为0，斜坡响应的稳态误差小于5%，阶跃响应的超调量小于25%，调节时间小于0.5s解：采用组合系统建摸法，根据原理图可以将系统划分为六个环节：输入电位器，差分放大器，功率放大器，电动机，减速器和输出电位器。

首先建立各个环节的数学模型，然后将它们组合起来则可得系统的数学摸型。

1环节的数学模型(1) 输入电位器与输出电位器由于输入电位器与输出电位器的线路和电位器的结构均相同，故这两个环节的传递函数是一样的。

对电位器环节的输出电压与输入角位移的特性进行线性化处理则可视其为一比例环节。

由图可知；当动触头位于电位器中心时其输出电压为零；朝前或朝后转动5圈其输出电压变化均为10V。

于是可得它们的传递函数为(2) 差分放大器与功率放大器放大器通常工作在放大状态，可不考虑饱和的影响。

差分放大器的时间常数比起功率放大器以及系统的其他环节的时间常数要小得多，可以忽视不计。