自动控制原理课程设计(哈工大)
哈工大自动控制原理课件-第一章
1.2自动控制系统的组成及原理
（4）反馈信号：是被控变量经由传感器等元 件变换并返回到输入端的信号，它要与输入信 号进行比较(相减)以便产生偏差信号，反馈信 号一般与被控变量成正比。 （5）扰动(信号)是加于系统上的不希望的外来 信号，它对被控变量产生不利影响，又称干扰 或“噪声”。
(6)反馈量（Feedback Variable）： 通过检测 元件将输出量转变成与给定信号性质相同且数 量级相同的信号。
1.1自动控制的基本概念
近年来由于计算机与信息技术的迅速发展，控 制工程无论从深度上还是从广度上都在向其他 学科不断延伸与扩展，逐渐发展到以控制论、 信息论、仿生学为基础，以智能机为核心的智 能控制阶段。
本课程重点讲述经典控制理论，即本书的 前6章。
1.2自动控制系统的组成及原理
1.2自动控制系统的组成及原理
作业10% 作业共计5次 试验10% 一到两次试验 大作业10% 两次 期末考试70%
第1章 自动控制系统概述
本章主要内容：
自动控制的概念 自动控制系统的组成 自动控制系统的分类 对自动控制系统的基本要求及典型输入信号 自动控制理论的发展史
1.1自动控制的基本概念
自动控制作为重要的技术手段，在工业、农业、 国防、科学技术领域得到了广泛的应用。 自动控制：是指在无人干预的情况下，利用控制 装置(或控制器)使被控对象(如机器设备或生产过 程)的一个或多个物理量(如电压、速度、流量、液 位等)在一定精度范围内自动地按照给定的规律变 化并达到要求的指标。 例如，电网电压和频率自动地维持不变；数控机 床按照预定的程序自动地切削工件；火炮根据雷 达传来的信号自动地跟踪目标；人造卫星按预定 的轨道运行并始终保持正确的姿态等。这些都是 自动控制的结果。自动控制系统性能的优劣， 将 直接影响到产品的产量、 质量、 成本、 劳动条件 和预期目标的完成。
哈工大自动控制原理大作业
Harbin Institute of Technology自动控制原理设计论文课程名称：自动控制原理设计题目：液压伺服系统校正院系：测控技术与仪器系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学自动控制原理大作业一、 设计任务书考虑图中所示的系统。
要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为-14秒，相位裕度为，幅值裕度大于或等于8分贝。
利用MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。
二、 设计过程1、 人工设计1）、数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：0222s+0.10.025(20s 1)G =0.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 其中按频率由小到大分别含有积分环节和放大环节，-20dB/dec ；一阶微分环节，10.05/w rad s =，0dB/dec;振荡环节，22/w rad s =，-40dB/dec;稳态速度误差：0202s+0.1e ()lim (s)lim 0.025(s 0.14)ss s s sG ss s →→∞===++。
显然，此时的相位裕度和稳态速度误差都不满足要求。
为满足题目要求，可以引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。
2）、校正装置传递函数 （1）、稳态速度误差常数的确定为使稳态速度误差常数为-14秒,设加入的开环放大倍数为k,加入校正装置后的稳态速度误差满足： 11e ()4k 0.025kss v ∞=== 解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：0222s+0.14(20s 1)G (s)=1600.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 则校正前（加入k=160的放大倍数后）幅值穿越频率：018.00/c w rad s =，相位裕度：o 00.1631c r =； （2）、校正装置的确定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设加入的校正装置传递函数为：111G (s)T 1c aT s s +=+ 设计后要求o =50γ,则o 0-=500.163149.8369o o γγ-=；a 满足：01sin 49.83691a a -=+ 解得：a =7.33，取a =8.取1010/18.00/c w rad s w rad s =<=作为第一个转折频率，取第二个转折频率为21*80/w a w rad s ==；在伯德图上过3rad/s 处做斜率为-20dB/dec 的线。
自动控制系统课程设计说明书.
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制理论课程设计设计题目：直线一级倒立摆控制器设计院系：电气学院电气工程系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2016.6.6-2016.6.19手机号码：哈尔滨工业大学教务处直线一级倒立摆控制器设计摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。
采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。
采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。
在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。
0.引言摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。
许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。
由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。
本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。
1.系统建模一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。
其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
哈工大自动控制原理
哈工大自动控制原理
哈尔滨工业大学自动控制原理（Automatic Control Principles）
是自动控制学科的基础课程之一，旨在介绍自动控制系统的基本原理和方法。
该课程主要内容包括以下几个方面：
1. 控制系统基本概念：介绍控制系统的定义、组成、分类和基本概念，如输入、输出、控制信号和误差等。
2. 控制系统数学模型：介绍控制系统的数学建模方法，包括线性时不变系统和非线性系统的建模方法。
3. 闭环控制原理：介绍闭环控制系统的原理，包括控制器、传感器、执行器和反馈环节的设计与分析。
4. 开环控制原理：介绍开环控制系统的原理，包括传感器、执行器和开环控制器的设计与分析。
5. 稳定性分析与设计：介绍控制系统的稳定性分析方法，包括根轨迹法、频率响应法和Lyapunov稳定性分析法等。
6. 控制系统设计：介绍控制系统的设计方法，包括根轨迹设计、频域设计和状态空间设计等。
7. 多变量控制系统：介绍多变量控制系统的建模、分析和设计方法。
哈尔滨工业大学的自动控制原理课程旨在培养学生对自动控制系统的基本理论和方法的掌握，为进一步学习自动控制专业课程和进行科学研究打下坚实基础。
哈工大自控原理课设报告-电机
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：控制系统直流电机院系：控制科学与工程-自动化班级：设计者：学号：指导教师：强盛设计时间：2015年3月哈尔滨工业大学一、人工设计 (4)1.控制系统校正前的传递函数： (4)2.对于性能指标A： (5)（1）问题分析： (5)（2）采用超前校正时： (6)3.对于性能指标B： (8)（1）问题分析： (8)（2）减小误差 (8)二、计算机辅助设计 (8)1. 对于性能指标A (8)（1）被控对象开环simulink图 (8)（2）被控对象的开环bode图 (9)（3）校正以后的simulink图 (10)（4）校正以后的bode图 (10)（5）最后校正完成的闭环simulink图 (11)（6）阶跃响应时的仿真曲线 (11)2. 性能指标B (12)（1）被控对象开环simulink图 (12)（2）被控对象的开环bode图 (12)（3）校正以后的simulink图 (13)（4）超前校正以后的bode图 (14)（5）超前校正之后的闭环simulink图 (14)（6）阶跃响应时的仿真曲线 (15)（7）正弦响应的仿真曲线 (16)（8）用正弦信号输入时，采用顺馈控制的simulink图 (17)（9）加入顺馈控制之后的正弦响应的仿真曲线 (18)三、校正装置电路图 (19)1. 对于性能指标A： (19)(1)超前环节的电路参数 (19)(2)放大环节的电路参数 (20)2. 对于性能指标B： (20)（1）超前环节和放大环节 (20)（2）顺馈环节 (20)四、设计总结 (21)五、设计心得 (22)一、人工设计1.控制系统校正前的传递函数：根据直流电机的工作原理及其公式可得：uKtd d t d d T t d d TT aeMm11212313a=++θθθKK J R TMea M=RL Taaa =JnJ Lm J 21+=将已知条件代入上式，12.171712.0=+=J018.538.941.58.919212.1712=⨯=⨯⨯=TM00625.01210375=-⨯=T autd d td d td d a21018.53331.01212313=++θθθ由于T T M a <<，因此T a 可以忽略，上式第一项变为0. 对上式取拉氏变换，得()()()s s s s U sa 21018.53112=+θθ所以传递函数()()()()1018.53211+==s s s s s G U aθ2.对于性能指标A ： （1）问题分析：由指标（1），将传递函数改写为()1018.534000+=s s G系统的闭环特征方程为：0400018.532=++s s所以由劳斯判据可得：s 253.018 1s 1400 0s1 0该系统稳定，固有传递函数的bode 图如下：修改开环放大倍数为400-40-30-20-100102030405060M a g n i t u d e (d B )10-310-210-110-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/s)此时的剪切频率和相角裕度分别为：s rad c 74.2=ω 13.2︒=γ本题要求超调量%30≤σp ，过渡过程时间s t s 2≤ 根据经验公式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=1sin 14.016.0γσp ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-1sin 125.21sin 15.12γωγπc s t 求得︒≥82.47γ，s rad c447.4≥ω实际的γ比要求的小很多，因此采用超前校正。
自动控制原理设计报告
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y自动控制原理设计报告课程名称：自动控制原理设计题目：核反应棒控制系统院系：电气工程及自动化学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2011年12月20哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录第一章、设计思路 (5)1.1超前补偿方法 (5)1.2闭环主导极点方法 (5)第二章、手工设计部分 (5)2.1、数据计算………………………………………………………………^52.2开环传递函数补偿前后的伯德图 (6)2.3电路实现 (7)第三章、计算机辅助设计部分 (8)3.1 simulink仿真框图 (8)3.2伯德图 (8)3.3阶跃响应曲线 (10)第四章、设计心得体会 (11)第五章、参考文献 (11)第一章设计思路根据题目要求很容易求出系统的开环传递函数为G(s)=Ka/[s2(0.025s+1)]可知系统是三阶的，属于高阶系统，题目有三个要求①设计合适的校正网络，使得系统足够稳定，②系统的阶跃响应的超调量在10%到20%之间，③调节时间不大于2s。
系统的阶跃响应的超调量和调节时间都是系统的动态性能指标，因此如果想要必须从系统的动态指标入手，找出设计突破口。
在设计过程中我先后采用了两种设计思想，第一中是超前滞后补偿思想和闭环主导极点补偿思想。
1.1超前补偿方法高阶系统性能指标间的关系式（经验公式）为：Mr=1/sinγ;σp=0.16+0.4(Mr-1)ts=π[2+1.5（Mr-1）+2.5(Mr-1)2]/wc根据以上公式可求出γ>58。
且wc>3.3rad/s。
因为当wc=3.3rad/s时γ=-10左右，如果采用超前补偿进行相位补偿的话，应该补偿的相位裕度超过了70度，但是当补偿角度大于60度时补偿网络很难实现，因此我考虑使用两次超前补偿，但是经过计算发现，要使第二次超前补偿补偿角度最大（达到60度），第一次超前补偿角度最多也只能达到5度左右。
哈工大自动控制课程设计
课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：钻机控制系统设计与仿真院系：航天学院控制科学与工程系班级：1204201设计者：谢玉立学号：1120420130指导教师：王松艳、晁涛设计时间：2015年3月2日哈尔滨工业大学钻机控制系统设计与仿真一.人工控制根据受控对象框图，要求性能指标A1.开环放大倍数=100；2.剪切频率3.相位裕度4.谐振峰值5.超调量≦22％6.过渡过程时间≤0.7s7.角速度8.角加速度9.稳态误差：阶跃输入且干扰为零时，稳态误差为零；干扰为阶跃，输入为零时，稳态误差为0.01根据条件9得知。
1由输入引起的稳态误差：01)1()(11lim 0=⋅++⋅=→s s s s G s e s ssr得出)()1(1(lim=+++→s G s s s s s ）（1）2.由干扰引起的偏差信号ss s s G s s s E f 1)1()(1)1(1)(⋅+++-=01.01)(lim 1)1()(1)1(1lim )(lim 000-=-=⋅+++-⋅=→→→=s G s s s s G s s s s sE e s s f s ssf （2）由（1)和（2）得出校正环节 ，形式可以为1Ts 1s (K (s)v c ++=）τG 且 100v =K3由经验公式：srad c c s p w w t 58.23 65 0.719.01(5.2)19.01(5.124.602320sin 22.0)1sin 1(4.061.02≥⇒︒=≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+=︒≥⇒≥⇒≤-+=γπγγγσ）各环节Bode 图系统校正前不变部分手工绘制的Bode 图：得出：s r a dw 97.95.7200=︒=γ（1)可知：采用超前校正，由图斜率较大，故∆取20度︒=∆∆+-=200γγφm10-210-110101102-60-40-20204060ω(rad/s)L (ω)(d B )图2 校正前系统的开环Bode 图得018.011arcsin68.74m =⇒+-=︒=αααφφm4.171lg-=-α由Bode 图可知s rad m w 3.27= 此时︒=76.8γ 满足要求004914.0273.01==⇒=T w m τατ得校正环节1004914.0)10.273100(++=s s s G c （）校正环节Bode 图：图4 校正环节的Bode 图加入串联超前校正之后，系统的Bode 图如下：通过计算得满足条件 。
哈工大自动控制原理设计讲解
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：随动系统的校正院系：航天学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2014.2哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
目录1、题目要求与分析 (1)1.1题目要求 (1)1.2题目分析 (1)2、人工设计 (1)2.1未校正系统的根轨迹 (1)2.2校正环节 (2)2.2.1 串联迟后校正 (2)2.2.2 串联迟后--超前校正 (4)3、计算机辅助设计 (6)3.1对被控对象仿真 (6)3.2对校正以后的系统仿真 (7)3.2.1 串联迟后校正 (7)3.2.2 串联迟后--超前校正 (8)3.3对校正后闭环系统仿真 (9)3.3.1 串联迟后校正 (9)3.3.2 串联迟后--超前校正 (10)4、校正装置电路图 (11)4.1串联装置原理图 (11)4.2校正环节装置电路 (11)4.2.1 串联迟后校正校正装置电路 (11)4.2.2 串联迟后—超前校正装置电路 (13)5、系统校正前后的nyquist图 (15)5.1系统校正前的nyquist图 (15)5.2系统校正后的nyquist图 (15)5.2.1 串联迟后校正的nyquist图 (15)5.2.2 迟后—超前校正的nyquist图 (16)6、设计总结 (16)7．心得体会 (17)1、题目要求与分析 1.1题目要求（1）、已知控制系统固有传递函数如下： G(s)=)1125.0)(15.0(8++S s s（2）、性能指标要求：a. 输入单位速度信号时，稳态误差e<0.15rad.b. 输入单位阶跃信号时，超调量σρ<35%,调整时间t s <10秒。
c.输入单位阶跃信号时，超调量σρ<25%,调整时间t s <4秒。
哈工大_自动控制元件课程设计_自平衡电动车自动控制系统的研究ppt
控制要求
要保持电机运转，始终需要控制器， 固定转速不需要控制器，只需要改变转速 还可使用这一控制器控制转速 才需要控制器 转子运行频率低于定子，差值即为差频， 随着负载增加差频也增加
差频
定子和转子磁场频率相等
2.模块划分
2.1.1电机类型的选择
特性 控制精度 低频特性 矩频特性 过载能力 BLDC电机
3.综合评价
经济性分析： 目前市场上主流的自平衡电动车价格大约在10000万元左右，而本设计 中的电动车，两个无刷直流电机和驱动器需要约1000元，48V12Ah的铁锂 电池需要约1000元，其余部分有传感器、车轮、小车机械结构和控制芯片 电路需要约3000元，成本总计约总共加起来需要约5000元。与目前市场价 相比，该设计经济上有明显优势。 安全性分析： 该设计加入陀螺仪和加速度计来测量小车车体的姿态，保证小车始终 处于平衡状态运行。即使由于特殊路况或人为原因，小车不稳定而失去控 制，小车最大加速度为0.75m/s2，最大速度为5m/s，由于设计速度较低，安 全性能够得到保障。同时，小车装有红外避障装置，在人为控制不及时的 情况下，系统可以紧急改变小车运行路线。另外，本设计所选的无刷直流 电机IP防护等级较高，在特殊的天气（例如刮风下雨）下仍能正常工作。
计算过程: 解：小车匀速运动时，电机的角速度 车轮需要提供的摩擦力矩 每个车轮需要提供的摩擦力矩 单个电机需要提供的功率 小车加速运动时，加速度 车轮需要提供的最大转矩为 每个车轮需要提供的摩擦力矩为 单个电机需要提供的最大功率 单个电机所需过载能力
2.模块划分
2.1.2无刷直流电机型号的选择
无刷直流电机的选择: 根据计算可知，电机额定转速应不 小于239r/min，额定转矩应不小于 6N*m，电机的额定功率应不小于 150W；加速时，最大输出转矩应不小 于18N*m，最大输出功率为255W。并 且，一般来讲，所选电机额定转矩的 80%应大于自平衡电动车的工作转矩， 最大转矩的80%也应大于自平衡电动车 加速时的最大输出转矩，额定功率的 80%也应大于匀速时的功率，保证留有 余量。 基于以上考虑，我们选择90ZW-01 型号无刷直流电动机。具体参数如右表：
哈工大自动控制1-绪论
自动控制 :
在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装 控制装置或控制器 置（称 ）, 使机器、 被控对象 被控量 设备或生产过程（ ）的某个工作状态或参 数（即 ）自动地按照预定的规律运行。
例2.[程控机床]:自动进刀切削，加工出预期的几何形 状直线、圆弧等各种差补控制，进给量控制,等等。
第一章 自动控制的一般概念
反馈控制系统的工作原理
从人取书的反馈控制系统方块图可见： 给定量位于系统的输入端，称为系统输入量，也称 为参考输入量（信号）。 被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。
输出量通过测量装置返回系统的输入端，使之与输 入量进行比较，产生偏差信号的过程称为反馈。返回 的输出信号称为反馈信号。若反馈信号与输入信号相 减，使产生的偏差越来越小，则称为负反馈；反之， 则称为正反馈。
美国N. Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构， 提出PID控制方法(1922)。 美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器 (1925)，气压反馈控制器(1929)。
哈尔滨工程大学自动化学院
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自动控制原理
第一章 自动控制的一般概念
美国H.S. Black提出放大器性能的负反馈方法 (Negative Feedback Amplifier) (1927)
英国E.J. Routh建立 Routh判据(RouthHurwitz Stability Criteria)(1875年) 俄国A.M. Lyapunov博 士论文“论运动稳定性的 一般问题” (1892年)
哈尔滨工程大学自动化学院
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自动控制原理
第一章 自动控制的一般概念
经典控制（1935-1950）
哈工大自动控制原理课程设计
Harbin Institute of Technology课程设计说明书课程名称：自动控制原理设计题目：控制系统的设计和仿真院系：航天学院控制科学与工程系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2013.2.25---2013.3.10哈尔滨工业大学一、 设计题目与题目分析1. 设计题目1) 已知控制系统固有传递函数如下：G (s )=K s(0.003s +1)(s 2282.72+2×0.7s 282.7+1)(s 27962+2×0.0684s 796+1) 2) 系统性能指标要求：（1） 超调量σ≤20%；（2） 响应时间t s ≤0.15s ；（3） 稳态误差e ss ≤0.01mm ；（4） 最大速度ṙ=0.5m/min ；2. 题目分析根据系统固有传递函数和系统性能指标要求，确定设计思路如下：首先完成使对系统无静差度和放大倍数的设计，稳态误差满足性能指标要求；再根据Bode 图设计串联校正环节，限制系统的相角裕度和剪切频率，最终使系统对阶跃响应的超调量和调整时间符合性能指标要求。
二、 人工设计1. 稳态误差设计根据系统固有传递函数，系统的无静差度符合要求，且系统放大倍数应符合如下要求：0.560×1K≤0.01×10−3 得到：K ≥833.33在设计中，为方便计算并留有余量，取K =1000，并代入系统固有传递函数。
2. 串联校正环节设计绘制系统固有传递函数部分的Bode 图，见附录。
根据性能指标第12条中对超调量和响应时间的规定，根据经验公式：σp=0.16+0.4(1sinγ−1)t s=πc[2+1.5(1−1)+2.5(1−1)2]计算得到对系统相角裕度和剪切频率的要求：γ≥65.38°ωc≥45.55 rad/s根据系统固有传递函数，求出系统的相角裕度和剪切频率：γ=−80.6°ωc=393 rad/s由于固有相角裕度过小而剪切频率远远大于性能指标要求，可先选用串联迟后校正：G C1(s)=τs+1βτs+1β>1取相角裕度γ=70°，根据原有Bode图计算得到β=23.7，并选取τ=0.24，T=5.67，由此确定串联迟后校正环节为：G C1(s)=0.24s+1加入迟后校正后，再绘制Bode图（见附录），得到：γ=64.9°ωc=42.3 rad/s此时，剪切频率和相角裕度都比要求之偏小，应用串联超前校正：G C2(s)=τs+1ατs+1α<1取ϕm=10°，根据Bode图得到 α=0.7，τ=0.024，T=0.0166，，由此确定串联超前校正环节为：G C2(s)=0.024s+1 0.0166s+1加入串联迟后—超前校正后得到系统新的Bode图（见附录），并根据Bode 图，得到控制系统新的相角裕度和剪切频率为；γ=72.3°ωc=50.8 rad/s知系统已经符合性能指标要求，并进行验算得到系统地超调量和响应时间为：σ=17.99%t s=0.1287s经过验算，知控制系统经过串联迟后—超前校正后，已经符合性能指标要求。
【系统】哈工大自动控制元件课程设计捡乒乓球机器人小车
【关键字】系统Harbin Institute of Technology课程设计论文课程名称：自动控制元件及线路设计题目：捡乒乓球机器人小车的设计院系：航天学院控制科学与工程系班级：1304105班设计者：杨明阳01徐云飞02姚晨蔚16指导教师：马广程设计时间：2016年3-5月捡乒乓球机器人小车摘要：随着科学技术的日益发展，越来越多的科技被应用在了生活的方方面面。
当然也包括运动赛场上，帮助选手以及裁判解决一部分的麻烦，使得比赛进行的更加流畅。
这里为解决乒乓球比赛上乒乓球的捡取问题，设计了一种以单片机作为主控制器的自动捡球机器人。
该捡球机器人采用风扇产生的吸力来实现捡球；利用超声波传感器实现对乒乓球的自动识别；通过红外传感器监测周围环境，实现自动躲障。
本系统会在裁判对每一个球做出判决后开始工作，先按照预定路线绕场地前进，同时在行进过程中利用传感器寻找掉落的小球。
当找到目标并确认后，改变预定路线转而向目标前进，最终捡起乒乓球，之后再回到原点。
完成捡球功能，保证比赛的连续性。
关键词：捡乒乓球机器人超声波传感器红外传感器过程控制目录1.功能设计----------------------------------------------------------42.系统的性能指标和技术要求------------------------------------------43.背景及意义--------------------------------------------------------44.系统的总体结构与设计方案------------------------------------------54.1 预定路线前进---------------------------------------------------64.2 目标寻找-------------------------------------------------------74.3 捡起目标乒乓球-------------------------------------------------94.4 判断乒乓球是否捡起---------------------------------------------94.5 绕开障碍-------------------------------------------------------94.6 返回原点------------------------------------------------------105.执行元件---------------------------------------------------------105.1 行进电机的选择------------------------------------------------105.1.1 直流伺服电机结构-------------------------------------------105.1.2 直流伺服电机驱动原理---------------------------------------115.1.3 直流伺服电机的分类及特点-----------------------------------115.1.4 指标的计算和直流伺服电机的选择-----------------------------125.1.5 直流伺服电机调速-------------------------------------------15直流伺服电机调速原理------------------------------------15直流速度控制方式----------------------------------------155.2 捡球装置的选择------------------------------------------------225.2.1 捡球原理级实现---------------------------------------------235.2.2 吸球管设计-------------------------------------------------246.测量元件---------------------------------------------------------266.1 测速传感器的选取----------------------------------------------266.1.1 三种传感器的对比分析---------------------------------------266.1.2 对光电编码器的论证分析和选取-------------------------------286.2 位置和躲障传感器的选取----------------------------------------346.2.1 常用传感器及特点-------------------------------------------346.2.2 根据超声传感器实现定位和物体识别---------------------------366.2.3 根据红外感器实现障碍躲躲-----------------------------------416.3 根据红外传感器实现捡球信号的反馈------------------------------446.4 传感器设计中的缺陷及可改进的地方------------------------------456.4.1 传感器设计中的缺陷-----------------------------------------456.4.2 传感器设计中可改进的部分-----------------------------------457.单片机-----------------------------------------------------------467.1 常用单片机----------------------------------------------------467.2 单片机选型----------------------------------------------------477.3 所选单片机特点及可行性----------------------------------------478.系统硬件清单-----------------------------------------------------489.自评-------------------------------------------------------------48 9.1 优点----------------------------------------------------------489.2 缺点以及不足--------------------------------------------------4910.分工------------------------------------------------------------4911.心得体会--------------------------------------------------------50参考文献-----------------------------------------------------------50一、功能设计1.裁判做出判决后自行定位乒乓球掉落位置2.迅速移动至掉落乒乓球所在位置3.捡起乒乓球，并回到起点4.行进过程中躲避场地选手以及其他人员或障碍5.利用尺寸确认目标乒乓球二、系统的性能指标和技术要求1.机器人移动至乒乓球顶点位置精度±3cm2.机器人移动速度≤2 m/s3.紧急刹车时间≤0.3s4.总捡球时间≤21s5.判断乒乓球是否捡起6.能够辨认出乒乓球和障碍物三、背景及意义随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。
自动控制原理课程设计(哈工大)
Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：高精度五轴转台方位系统设计与仿真院系：航天学院班级：1104201设计者：学号：指导教师：李志诚由嘉设计时间：2014年2月哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书目录1、题目要求与分析 (5)1.1题目要求 (5)1.2 题目分析 (5)2、人工设计 (6)2.1 校正方法的选择 (6)2.2 串联迟后校正 (7)2.2.1 串联迟后校正计算 (7)2.2.2 验算 (8)2.3 局部反馈校正 (9)2.3.1 局部反馈校正计算 (9)2.3.2 验算 (11)2.4 校正结果的检验及修正 (11)3、计算机辅助设计 (12)3.1 校正前的开环simulink模型图 (12)3.2 校正前的开环Bode图 (13)3.3 校正后的开环simulink模型图 (14)3.4 校正后的开环Bode图 (14)3.5 校正后的闭环simulink模型图 (15)3.6 校正后的闭环单位阶跃响应仿真曲线 (15)3.7 校正后的闭环正弦响应仿真曲线 (16)4、校正装置电路图 (17)4.1 串联装置原理图 (18)4.2 串联迟后校正环节装置电路 (18)4.2 局部反馈校正环节装置电路 (18)5、设计总结 (19)6、心得体会 (20)1、题目要求与分析 1.1题目要求（1）、对于高精度五轴仿真转台方位系统，已知其固有传递函数为)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q（2）、性能指标要求：a. 最大角速度s /500；b. 最大角加速度s /3500；c. 动态误差小于5角秒；d. 剪切频率高于50 1/s ；e. 相角裕度大于45度1.2 题目分析根据题目所给原系统传递函数如下：)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q可画出原控制系统的方框图如下令=)(s G 1)18.5325.26491(87.95)()(2=++=s s s s I s Q可求得s rad c /190=ω 代入G(s)得0225)(-=∠c j G ω 045-=γ校正前的Bode 图如附录一所示。
哈工大自动化课程设计
哈工大自动化课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动化领域的基本概念，理解自动控制系统的原理与结构；2. 培养学生运用数学模型描述自动化系统的动态行为，分析系统性能；3. 引导学生了解自动化技术在工业、农业、医疗等领域的应用。
技能目标：1. 培养学生运用控制理论知识解决实际问题的能力；2. 提高学生进行自动化系统设计与调试的实践操作技能；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神；2. 引导学生认识自动化技术在社会发展中的重要作用，增强社会责任感；3. 培养学生严谨求实的科学态度，提高其创新意识和创新能力。
本课程针对哈尔滨工业大学自动化专业学生，结合学科特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
课程旨在帮助学生系统地掌握自动化领域的基础知识和实践技能，培养其具备解决实际问题的能力，同时注重培养学生的团队协作、沟通表达和创新能力，使其成为适应社会发展需求的自动化专业人才。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 自动控制理论基础：涵盖自动控制系统的基本概念、数学模型、稳定性分析等内容，对应教材第1-3章。
2. 控制系统设计：介绍控制系统设计方法、控制器参数整定技巧，包括PID控制、模糊控制等，对应教材第4-6章。
3. 自动化技术应用：分析自动化技术在工业、农业、医疗等领域的具体应用案例，对应教材第7-8章。
4. 实践教学环节：组织学生进行自动化系统设计与调试，提高实践操作技能，包括实验、课程设计等。
具体教学安排如下：1. 自动控制理论基础（第1-3章）：6学时，讲解基本概念、数学模型、稳定性分析等内容。
2. 控制系统设计（第4-6章）：8学时，介绍设计方法和控制器参数整定技巧。
3. 自动化技术应用（第7-8章）：4学时，分析自动化技术应用案例。
4. 实践教学环节：6学时，组织学生进行课程设计和实验。
教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节和课程目标，旨在帮助学生全面掌握自动化领域的基础知识和实践技能。
哈工大 自动控制原理本科教学要求
自动控制原理本科教学要求自动控制专业的自动控制原理课程包括自动控制原理Ⅰ和现代控制理论两部分，分两个学期讲授。
《自动控制原理I》教学大纲课程编号：T1043010课程中文名称：自动控制原理课程英文名称： Automatic Control Theory总学时： 100 讲课学时：88 实验学时：16习题课学时：0 上机学时：学分：6.0授课对象：自动控制专业本科生先修课程：电路原理、电子技术和电机方面的有关课程；复变函数和线性代数教材：《自动控制原理》（第三版）李友善主编，国防工业出版社，2005年参考书：《自动控制原理》（第四版）胡寿松主编，科学出版社，2001年《Linear Control System Analysis and Design》（第四版）清华大学出版社，2000年一、课程教学目的：自动控制原理是控制类专业最重要的一门技术基础课。
这门课主要讲解自动控制的基本理论、自动控制系统的分析方法与设计方法。
本课程的主要任务是培养学生掌握自动控制系统的构成、工作原理和各件的作用;掌握建立控制系统数学模型的方法。
掌握分析与综合线性控制系统的三种方法：时域法、根轨迹法和频率法。
掌握计算机控制系统的工作原理以及分析和综合的方法。
了解非线性控制系统的分析和综合方法。
建立起以系统的概念、数学模型的概念、动态过程的概念。
通过课程的学习使学生掌握分析、测试和设计自动控制系统的基本方法。
结合各种实践环节，进行自动控制领域工程技术人员所需的基本工程实践能力的训练。
从理论和实践两方面为学生进一步学习自动控制专业的其他专业课如:过程控制、数字控制、飞行器控制、智能控制、导航与制导、控制系统设计等打下必要的专业技术基础。
自动控制原理课程是自动控制专业学生培养计划中承上启下的一个关键环节，因此该课程在自动控制专业的教学计划中占有重要的位置。
二、教学内容及基本要求第一章控制系统的一般概念（2学时）本课程的目的及讲授内容，自动控制的基本概念和自动控制系统，开环控制与闭环控制，控制系统的组成，控制系统的基本要求。
哈工大自动控制元件课程设计报告
自动控制元件课程设计报告——工厂空气调节及净化装置班级：组员：一、项目背景在现代印刷厂在生产过程中，湿度、粉尘以及一些有害或易燃气体都对印刷厂的生产及员工的身体健康有着很大影响。
其中，湿度不当可能造成的结果有：1：产生静电。
纸张易产生静电。
工作人员常有电击感，并伴有静电打手现象，尤其在秋冬干燥季节经常出现。
静电的强度与环境湿度有着密不可分的关系，湿度越低静电越活跃。
随着湿度增加而逐渐减弱。
2：纸张伸缩变形。
由于纸张的品种不同，其膨胀收缩率不同。
如果纸张与环境不能达到湿度平衡就会造成以下情况：纸张吸收水分而膨胀、失去水分而收缩。
印完的纸张伸缩不一，给下道加工工序带来很多麻烦。
3：纸张起皱。
纸张起皱的原因是由于其出现“荷叶边”或“紧边”等现象，使纸张不能平坦舒展，印刷时出现褶皱。
此现象会使印刷器出现大量废品。
由于印刷厂大量纸张中含有纸粉并且空气中含有灰尘，在干燥的室内到处飞扬，对印刷品的质量有着严重的影响。
印刷厂的原料及在纸张的印刷过程中会产生一些有害易燃气体，如甲苯等，会对员工的身体健康造成危害。
因此，需要将湿度控制在一定范围内，并将粉尘及有害易燃气体浓度保持在一定标准以下。
二、设计目标1、湿度控制：将厂房湿度控制在50%~65%的范围内，当湿度超过规定值时，通过风机与除湿装置配合，将湿度降低；当湿度低于规定值时，用离心式加湿装置与风机配合组成加湿设备，将湿度升高。
将湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成电信号，再通过单片机进行数据的分析，并驱动执行元件（风机和离心机等）进行湿度调节。
2、粉尘及有害气体控制：通过粉尘及甲苯气体传感器，测量室内空气中粉尘和甲苯的含量，反馈给单片机，与设置的标准值进行比较，再由单片机输出控制信号，驱动风机运行，将含有粉尘及有害气体的空气过滤后排到室外。
三、总体方案设计1、系统的性能指标和技术要求1、湿度检测精度： 3%RH ；湿度保持范围：50%RH-65%RH2、粉尘浓度允许上限：83/mg m3、甲苯气体浓度允许上限：3/g m4、风机的风量：>50003/m h5、尽量满足节能和经济性要求2、系统的总体结构本系统主要由以下部分组成：测量元件，执行元件，功率放大元件，主控电路，调节装置，信号转换装置。
哈工大自动控制原件课程设计
7
产品型号 产品名称 阻值范围 精度 工作温度范围
103AT-410k NTC 热敏电阻 10K 1％ -40℃~110℃ NTC 泛指负温度系数很大的半导体材料 或元器件，即负温度系数热敏电阻器。温 度低时， 这些材料的载流子 （电子和孔穴） 数目少，所以其电阻值较高；随着温度的 升高， 载流子数目增加， 所以电阻值降低。
产品型号 产品名称 工作电压 FPD-180N 常闭型饮水机放水电磁阀 DC 12/24V AC 12/24/220V 进水压 0.02Mpa 时≥3L/min 进水压 0.25Mpa 时≥8L/min 进水压 0.8Mpa 时≥10L/min 流量可控制在 0.25/0.5/1.0/1.3/2.0/3.0L/min 等 水压≤0.01Mpa 时，可设计为无压放水阀 水，油，气体等流体 69*53*39mm
工作原理
3.2.2.温敏电阻转电压模块 功能：内部为一个电路，将温度传感器随温度而变的的电阻转变为电压信号。
产品名称 工作方式 工作电压 输入电阻 输出方式 尺寸 引脚功能 温敏电阻转电压模块 线性 DC 9-12V NTC10K 电阻 模拟电压输出（0-5V/0-10v） （长）26mm（宽）23mm（高）10mm 从左向右： 1：电源正极接口 2：GND 3：热电阻正极接口 4：热电阻负极接口 5：信号输出端口 6：GND
输出
3.1.2.模拟电压输出模块： 功能：内部为一个电路，将压力传感器随压力而变的的电阻转变为电压信号。当水箱 内无水时压力最小，电阻非常大，Vout 此时对应最小值；水箱内水量为 500ml 时压力对应 最大值，电阻最小，Vout 此时对应最大值。
3
产品型号 产品名称 工作电压 输出方式
FSR 系列 FSR 系列模拟电压输出模块 DC +5V/+3.3V 模拟电压输出 Vout=Vcc/(R/Rref+1)； Vout 是输出电压 R 是压力传感器的电阻（千欧） VCC 是电源电压 Rref=5.1KΩ 为反馈电阻 1：Vcc 端 2：Grand 端 3：信号输出 4：与压力传感器相连 5：与压力传感器相连
哈工大自动控制原理
哈工大自动控制原理哈工大自动控制原理引言•自动控制原理（Automatic Control Principle）是指利用控制系统对被控对象进行调节、管理和控制的学科。
它广泛应用于各个领域，如机械、电子、航空、化工等。
什么是自动控制原理•自动控制原理是一门研究如何设计、分析和改进控制系统的学科。
它主要研究控制系统的建模、控制方法和控制理论。
控制系统的基本组成•控制系统由四个基本组成部分构成：1.被控对象（Plant）：也称为系统，在自动控制中是需要被控制的物理实体或过程。
2.传感器（Sensor）：用于测量被控对象的状态或输出信号，并将其转换成电信号。
3.执行机构（Actuator）：根据控制器的输出信号，将电信号转换成对被控对象施加的作用力、功率等。
4.控制器（Controller）：基于传感器测量值，计算出控制器输出信号，并将其发送给执行机构。
自动控制的基本原理•自动控制的基本原理是建立在数学模型和控制方法上的。
其主要包括以下几个方面：1.系统建模：将被控对象的动态特性转化成数学方程。
常见的建模方法有传递函数法、状态空间法等。
2.稳定性分析：通过数学分析和计算，确定控制系统在各种工况下是否稳定。
常见的稳定性分析方法有根轨迹法、频域法等。
3.控制器设计：基于系统模型和稳定性要求，设计出适合的控制器。
常见的控制器设计方法有比例积分微分控制器（PID）方法、模糊控制方法等。
4.闭环控制：将测量信号通过反馈路径返回给控制器，以实现对被控对象的控制。
闭环控制可以提高系统的稳定性和鲁棒性。
自动控制在工程中的应用•自动控制在工程中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1.工业自动化：包括工厂自动化、流水线控制、机器人控制等。
2.交通运输：包括交通信号灯控制、自动驾驶等。
3.航空航天：包括飞行控制、导航系统等。
4.电力系统：包括发电厂控制、电网调度等。
5.化工过程：包括化工生产、反应控制等。
结语•自动控制原理作为一门学科，研究如何设计和改进控制系统。
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Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理课程设计设计题目：高精度五轴转台方位系统设计与仿真院系：航天学院班级：1104201设计者：学号：指导教师：李志诚由嘉设计时间：2014年2月哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书目录1、题目要求与分析 (5)1.1题目要求 (5)1.2 题目分析 (5)2、人工设计 (6)2.1 校正方法的选择 (6)2.2 串联迟后校正 (7)2.2.1 串联迟后校正计算 (7)2.2.2 验算 (8)2.3 局部反馈校正 (9)2.3.1 局部反馈校正计算 (9)2.3.2 验算 (11)2.4 校正结果的检验及修正 (11)3、计算机辅助设计 (12)3.1 校正前的开环simulink模型图 (12)3.2 校正前的开环Bode图 (13)3.3 校正后的开环simulink模型图 (14)3.4 校正后的开环Bode图 (14)3.5 校正后的闭环simulink模型图 (15)3.6 校正后的闭环单位阶跃响应仿真曲线 (15)3.7 校正后的闭环正弦响应仿真曲线 (16)4、校正装置电路图 (17)4.1 串联装置原理图 (18)4.2 串联迟后校正环节装置电路 (18)4.2 局部反馈校正环节装置电路 (18)5、设计总结 (19)6、心得体会 (20)1、题目要求与分析 1.1题目要求（1）、对于高精度五轴仿真转台方位系统，已知其固有传递函数为)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q（2）、性能指标要求：a. 最大角速度s /500；b. 最大角加速度s /3500；c. 动态误差小于5角秒；d. 剪切频率高于50 1/s ；e. 相角裕度大于45度1.2 题目分析根据题目所给原系统传递函数如下：)18.5325.26491(87.95)()(2++=ss s s I s Q可画出原控制系统的方框图如下令=)(s G 1)18.5325.26491(87.95)()(2=++=s s s s I s Q可求得s rad c /190=ω 代入G(s)得0225)(-=∠c j G ω 045-=γ校正前的Bode 图如附录一所示。
可知剪切频率 190 1/s 远远小于设计要求，相角裕度-45度远远小于设计要求，故原系统不满足要求的指标。
2、人工设计2.1 校正方法的选择为增大带宽可以先增大开环放大倍数，且增大开环放大倍数可以减小动态误差，取增加的开环放大倍数为100.得到控制系统的开环传递函数为)18.5325.26491(9587)()(2++=ss s s I s Q画出当前系统的BODE 图Bode Diagram-50050100150M a g n i t u d e (d B )P h a s e (d e g )增大开环放大倍数后广义被控对象的BODE 图由当前系统的bode 图可以得出：剪切频率为s rad /644相角裕度为85-°相角裕度远远小于系统设计要求的45°，而带宽并未得到提高。
故不应该增大开环放大倍数。
先采用串联迟后校正来设计。
2.2 串联迟后校正 2.2.1 串联迟后校正计算在上述系统中找到︒-=︒+︒+︒-=︒++︒-=∠125104518010180)(γjw G 处的剪切频率，计算得s rad /130=ω，再将s rad /130=ω带入553.4))18.532/1)(5.26491/1(187.95log(20))(log(201302=++⨯⨯==ωjw jw jw jw Gβlog 20))(log(20=jw G 解得6891.1=β取其为1.7取1301011011⨯==c ωτ得077.0=τ 131.0077.07.1=⨯==βτT 求得串联迟后环节为：1131.01077.0)(1++=s s s G c将其并入原系统，)1131.0)(18.5325.26491()1077.0(87.95)()(2++++=s s s s s s I s Q得串联迟后校正后的系统开环bode 图如附录二。
2.2.2 验算令1)1131.0)(18.5325.26491()1077.0(87.95)()()(2=++++==s s s s s s I s Q s G 串联迟后校正以后系统的剪切频率为s rad c /5.68=ω将s rad c /5.68=ω代入)(jw G ∠有︒=∠77)(jw G相角裕度为︒77，满足设计要求。
下面对系统的动态误差进行检验：假正弦输入信号为)sin()(t A t r ω=，由题得185πω=A ，18352πω=A 。
解得1265π=A ，7=ω 当正弦输入信号为)7sin(1265)(t t r π=时，210106.1)()()(-⨯=⋅=s R s s E e φ满足设计要求。
做完迟后校正的方框图如下2.3 局部反馈校正开环Bode 图中有一个不希望折点，导致开环Bode 图两次穿过幅值为零的点，该点处阻尼过小，易导致系统不稳定。
故还需要做局部反馈校正以消除不希望折点。
2.3.1 局部反馈校正计算振荡环节的阻尼比为153.05.26491128.5321=⨯=ς不希望折点处的频率即振荡环节的转折频率为s rad T/762.1625.264911===ω做反馈校正如下校正后的时间常数和阻尼比分别为 时间常数 110144.61762.162115.264911131+⨯=+÷=+÷=+=-ββββK TT阻尼比 101229.0001877.015.26491128.532112211++=+⨯÷⨯+=++=ββτββτββτςςK T K T 为了将不希望折点移到高频区，并且不出现高频谐振现象。
应有：c c Tωωω〉〉==)10~5(17.0~5.0=ς为方便计算，取c ωω10==685rad/s5.0=则可得3310460.15.6811011101110144.6--⨯=⨯=⨯=+⨯=c T ωβ解之得713.16=β代入5.0101229.0001877.0=++=ββτς解之得310435.1-⨯=τ加了局部反馈校正的部分传递函数为713.1702586.05.2649111)(2'++=s s s G局部校正后系统的开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(41.5)1131.0)(713.1702586.05.264911()1077.0(87.95)(3262++⨯+⨯+=++++=--s s s s s s s s s s s G2.3.2 验算局部反馈校正后的转折频率和阻尼比分别为c s rad ωω10/19.6851013.216≈=⨯=-500.01013.221046.163=⨯⨯⨯=--ς满足了设计要求。
2.4 校正结果的检验及修正经过两次校正后系统的开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(41.5)(326++⨯+⨯+=--s s s s s s G 做出串联迟后校正及局部反馈校正后开环传递函数的Bode 图如附录三。
发现剪切频率过小，故应再加一个放大环节。
取20'=K修正后的系统开环传递函数为)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(2.108)(326++⨯+⨯+=--s s s s s s G得出最终校正后的系统开环Bode 图如附录四所示。
令1)1131.0)(11046.11013.2()1077.0(2.108)(326=++⨯+⨯+=--s s s s s s G算出剪切频率s rad c /1.64=ω 0100)(-=∠c j G ω 相角裕度 080=γ 满足设计要求。
再验证动态误差。
校正后系统的误差传递函数)1077.0(2.108)1131.0)(11046.11013.2()1131.0)(11046.11013.2()(326326++++⨯+⨯++⨯+⨯=----s s s s s s s s s s e φ将输入信号)7sin(1265)(t t r π=代入 得)42.1007sin(1080.9)(3+⨯=-t t e φ 具体见3.7计算机设计部分。
3、计算机辅助设计3.1 校正前的开环simulink 模型图3.2 校正前的开环Bode 图10101010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)M a g n i t u d e (d B )Bode DiagramFrequency (rad/sec)P h a s e (d e g )M a g n i t u d e (d B )3.3 校正后的开环simulink 模型图3.4 校正后的开环Bode 图10-310-210-110101102103-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)-50050100150M a g n i t u d e (d B )3.5 校正后的闭环simulink 模型图3.6 校正后的闭环单位阶跃响应仿真曲线Simulink 模型图单位阶跃响应仿真曲线12345678910-0.200.20.40.60.811.2Step ResponseTime,Secondc (t )3.7 校正后的闭环正弦响应仿真曲线Simulink 模型图有图形求得误差约为4.02角秒，符合题目小于5角秒的要求。
4、校正装置电路图4.1 串联装置原理图采用运算放大器和ＲＣ网络构成的串联校正装置，下图是一个串联迟后装置的电路原理图。
4.2 串联迟后校正环节装置电路迟后反馈校正装置的传递函数1131.01077.0)(++=s s s G c可将放大环节K=20计入串联迟后环节，得1131.01077.0*20)('++=s s s G c对于串联迟后环节131.0077.0221111====C R T C R τ 且 20RK 3412=⋅=R R R c所以取 uF 10C C 21== Ωk 7.7R 1= Ωk 1.13R 2= Ωk 77R 3= Ωk 55.6R 4=4.3 局部反馈校正环节装置电路)110435.1(713.16)(3+⨯=-s s G c令1)110435.1(713.16)(3++⨯=-s s s G c ξβτξ<<4431021039.210435.1713.1601.0%1---⨯≈⨯=⨯⨯⨯==βτξ则1102)110435.1(713.16)(43+⨯+⨯=--s s s G c即4221311110210435.1--⨯==⨯==C R T C R τ713.16R K 3412=⋅=R R R c 所以可取 uF 1.0C C 21== Ωk 35.14R 1= Ωk 426.33R 2= Ωk 2R 3= Ωk 35.14R 4=5、设计总结（1）当系统的剪切频率大于要求指标，而相角裕度有小于要求值时，可以先考虑串联迟后校正，当只用串联迟后校正仍不能满足设计指标时（多是剪切频率过小），可在迟后校正的基础上串联超前校正，以使剪切频率适当提高。