转子绕线机控制系统的分析与仿真1
绕线式电动机启动仿真的结论与体会
绕线式电动机启动仿真的结论与体会
绕线式电动机启动仿真的结论与体会取决于所研究的具体案例和仿真模型。
通常，绕线式电动机启动仿真可以帮助工程师更好地理解电动机的运行原理和启动过程，以及对电动机性能进行模拟优化。
根据不同的仿真结果，可以得出对电动机参数和控制策略的优化建议，以提高电动机的效率和稳定性。
在实际应用中，绕线式电动机启动仿真可以用于验证设计方案的可行性和可靠性，以及评估电机的开关过程和对设备/系统的影响。
通过仿真，可以更快速地找到优化电机设计和控制方法的方法，从而节省时间和成本。
总的来说，绕线式电动机启动仿真是一个非常重要的工具，可以帮助工程师更好地理解电机的动态响应和性能，提高设计效率和准确性。
自动控制课程设计题目
题目一转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
设计控制器满足如下条件：(sG)c1.系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2.系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3.按△=2%要求的系统调节时间为3s左右。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。
隧道长37.82km，位于海底面以下61m. 隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能通过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。
钻机控制系统如图所示。
图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。
该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，并且使扰动引起的稳态误差较小。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。
望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。
望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。
哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下性能：1.在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2.在斜坡输入作用下，稳态误差较小。
转子系统动力学基础与数值仿真
转子系统动力学基础与数值仿真文章标题：深度探讨转子系统动力学基础与数值仿真导言在工程领域，转子系统动力学是一个重要且复杂的领域。
它涉及到机械系统运动、振动和稳定性等多方面的知识，对于工程设计和优化具有重要意义。
本文将深入探讨转子系统动力学的基础理论和数值仿真方法，帮助读者全面理解这一领域的重要性和复杂性。
一、转子系统动力学基础1. 转子系统概述转子系统是指由轴承支撑的旋转部件，其运动状态受到外部激励和结构自身特性的影响。
在机械系统中，转子系统承担着能量传递和转换的重要任务，因此其动力学特性对系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
2. 转子系统动力学理论转子系统动力学理论涉及到转子系统的振动、稳定性和动力学特性等方面的内容。
通过对转子系统的动力学建模和分析，可以深入理解其运动规律和受力特点，为系统设计和运行提供重要参考。
二、数值仿真方法1. 数值仿真概述数值仿真是指利用计算机模拟和计算工程问题的解决方法。
在转子系统动力学中，采用数值仿真方法可以有效地分析系统的振动特性和稳定性，为系统设计和优化提供重要参考。
2. 有限元方法在转子系统动力学中的应用有限元法是一种常用的数值仿真方法，通过将复杂的转子系统分割为有限数量的小单元，利用数值计算方法求解系统的振动和稳定性问题。
有限元方法在转子系统动力学中得到了广泛应用，并取得了丰富的研究成果。
3. 基于数学建模的仿真技术除了有限元方法，转子系统动力学的数值仿真还可以采用基于数学建模的技术，如多体动力学模型、流体动力学模型等。
这些方法可以更加贴近实际工程问题，为系统的动力学分析提供更加准确和全面的结果。
总结与展望通过本文的深入探讨，我们对转子系统动力学的基础理论和数值仿真方法有了更加全面和深入的理解。
掌握转子系统动力学基础与数值仿真方法，对于工程领域的工程设计和优化具有重要意义。
希望本文可以为读者提供有价值的参考，激发更多人对转子系统动力学领域的关注和研究。
个人观点转子系统动力学是一个复杂而又具有挑战性的领域，它涉及到多学科的知识和全面的工程实践。
转子绕线机的控制原理分析
转子绕线机的控制原理分析转子绕线机是用于对电机转子进行绕线的设备，它的控制原理主要包括机械传动系统和电气控制系统两个方面。
机械传动系统是转子绕线机的核心部分，通过它来实现对转子的精确绕线。
通常，绕线机的主要机械部件包括转子定位装置、绕线架、滑片和主轴等。
转子定位装置通过夹具来固定转子，保证绕线的准确性。
绕线架是用来支撑线圈，使其能够均匀地绕在转子上。
滑片通过螺杆的传动来控制绕线的位置和速度，保证绕线的精确性。
主轴是供给动力的部件，通过电机的驱动使得整个机械系统运转。
电气控制系统是对机械系统进行控制和调节的核心部分。
电气控制系统由PLC （可编程逻辑控制器）、变频器、伺服电机等组成，主要用来控制和调节绕线的速度、角度和位置。
PLC作为控制核心，通过读取传感器信号和用户输入信号，实现对绕线机各个部件的控制和调节。
变频器控制转子绕线机的主轴电机转速，可以根据不同的需求进行精确调节。
伺服电机则用于驱动滑片，使得绕线的位置和速度可以实现高度精确控制。
在转子绕线机的操作过程中，首先需要将转子放置在转子定位装置上，并对其进行固定。
然后，用户可以根据需要设置绕线的参数，如速度、绕线角度、绕线位置等。
这些设置通过PLC控制器进行接收，并传递给相应的驱动器。
驱动器会根据这些设置，控制转子绕线机的运行，实现对转子的精确绕线。
总结起来，转子绕线机的控制原理是通过机械传动系统和电气控制系统相结合的方式，实现对转子的精确绕线。
机械传动系统的主要部分包括转子定位装置、绕线架、滑片和主轴等，电气控制系统由PLC、变频器、伺服电机等组成，用来控制和调节绕线的速度、角度和位置。
通过对转子的准确定位、精确控制绕线参数，可以实现高度精度的转子绕线。
基于MATLAB转子绕线机控制系统调节器的仿真研究
基于MATLAB转子绕线机控制系统调节器的仿真研究季丽丽;马骥【摘要】利用MATLAB软件的Simulink仿真平台,对转子绕线机控制系统进行数学建模和系统仿真,并结合Bode图进行分析研究,确定调节系统的控制器参数,从而获得理想的设计结果.通过对其进行仿真研究,验证了设计的可行性.%The mathematical model was built and simulation of the rotor winding machine control system was done by Simulink platform inbining with Bode diagram to analysis and design the system,the diagram of regulating system controller parameters were determined,so as to achieve the ideal design results.According to the simulation research,the feasibility of the design were verified.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2012(024)001【总页数】3页(P25-27)【关键词】控制器;直流调速系统;超前校正;仿真;Simulink;Bode图【作者】季丽丽;马骥【作者单位】沈阳大学信息工程学院,辽宁沈阳110044;沈阳大学信息工程学院,辽宁沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】TM921.5;TP391.9在现代化工业中，转子绕线机控制系统的应用日益广泛.转子绕线机控制系统调节器的控制功能是通过直流调速系统来实现的.绕线机系统是一种特殊的直流调速系统.传统的PID直流调速系统［1］基本上由比例调节器、微分调节器和积分调节器组成.此次设计采用一种新的调节器，来完成该控制器参数的调节和确定.采用Bode图法和Simulink系统仿真对系统的稳定性进行进一步的分析、判断［2］，最终得到适当的控制器以实现转子绕线机的正常工作.转子绕线机控制系统实质就是用机器代替手工操作，为小型电机的转子缠绕铜线.每个小型电机都有3个独立的绕圈，线圈上面需要缠绕几百圈铜线.绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固.采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕线圈子等简单操作.绕线机控制系统如图1所示.控制系统的控制器通常采用比例－微分－积分等基本控制规律，以及这些基本控制规律的组合，如比例－微分、比例－积分、比例－积分－微分，来实现对被控对象的控制［3］.通过对转子绕线机控制系统的结构分析得到其系统框图，如图2所示.由图2可看出该系统至少是个I型系统.由于绕线电机及测速器的特性不可以改变，所以只有通过设计适当的控制器来实现转子绕线机的正常工作.自动控制系统中，控制器的设计又叫做系统的综合与校正.Gc（s）控制器设计的主要设计参数如下：（1）系统对阶跃输入响应的稳态误差ess＜10%，静态速度误差系数kv在10左右；（2）系统对阶跃输入的超调量σ%在10%左右；（3）按Δ＝2%要求的系统调节时间ts＜3 s.根据给定的设计要求以及有关的近似公式，可以给出本设计在频率域内的设计要求：求解上述方程可得，ζ＝0.59，ωn＝2.26，由此可知所设计系统的相角裕度为.由kv其中，｜z｜＜｜p｜，a＝（R1＋R2）／R2＞1 ，Τ＝R1 R2 C／（R1＋R2）.通常，a称为分度系数，T 叫做时间常数［4］.，可以得出k1＝500.比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器.在信号变换过程中，PD控制器只改变信号增益而不影响其相位.若本系统中采用比例控制器Gc（s）＝k1，则在此情况下，系统只有一个可调参数，即增益k1.为了迅速达到稳态响应，必须调整k1的取值，使系统主导极点对应的阻尼系数变成0.707，阶跃响应的超调量仅为10%左右.k1的取值越大，稳态误差ess越小，但增加k1的取值将对系统的瞬态响应产生不利的影响.当kv＝10时，对系统进行Simulink仿真，仿真图如图3所示.此时系统输出响应的超调量高达64%，调节时间长达9 s，此时的结果不能满足设计需要.所以，单纯使用比例控制器难以达到设计要求，在这种情况下，尝试为系统引入超前校正网络：超前校正就是利用超前校正环节引入正的相移，增加系统的相位裕度，从而提高系统的动态性能.常用的超前校正环节有PD控制器和带惯性的PD控制器.因为采用PD控制器不利于抑制噪声，所以本次设计也可以看做带惯性的PD控制器的设计. （1）绘制k＝500时未校正系统的Bode图，如图4所示，并对其进行分析计算，得到相角裕度.截止频率ωc＝5.715 4 rad／s，穿越频率ωg＝7.071 1 rad／s，相角裕度γ＝11.131°.（2）由公式Φm＝γ0－γ确定所需的附加超前相角Φm，其中，γ是校正前的相角裕度，γ0是校正后的相角裕度即φpm，所以Φm＝48.869°.（3）根据sinΦm＝（a－1）／（a＋1），计算校正网络参数a＝7.14.（4）计算10 lg a，在未校正系统的Bode图上，确定与幅值增益－10 lg a对应的频率ωm.（5）在频率ωm附近绘制校正后的幅值增益渐近线，该渐近直线在ωm处与0 dB线相交，斜率等于未校正时的斜率加上20 d B／dec.确定了超前校正网络的零点z＝3.5，再根据p＝az，计算得到超前校正网络的极点p＝25.所需的超前校正网络，其参数取值分别为z＝3.5，p＝25，k＝1 800.于是有转子绕线机控制系统的传递函数为绘制校正后控制器的Bode图，如图5所示.用Simulink仿真［5］得到校正后系统的输出响应，如图6所示.由校正后的Bode图（图5）可以得到此时的相角裕度γ＝59.196 1°，符合设计的要求.由图6可以看出，系统对阶跃输入的超调量σ%≈9.81%，接近10%，系统调节时间ts＝1.4，小于3 s，而静态速度误差系数kv根据公式计算出约为5.04. 引入超前校正网络后，校正后的系统能满足对调节时间和超调量的设计要求，增大系统增益k，稳态误差会下降，并且补偿由超前校正网络带来的增益衰减（1－a），已有的结果表明超前校正网络已经明显地增加了系统的相角裕度，在抑制系统高频噪声的能力上优于PD控制器，提高了系统的相对稳定性和响应速度，改善了系统的瞬态性能.不足之处是稳态误差没能满足设计的要求，除此之外都满足了设计的需求，能够保证转子绕线控制系统很好地工作.【相关文献】［1］陈伯时.电力拖动自动控制系统［M］.3版.北京：机械工业出版社，2004：75－87.［2］薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计［M］.北京：机械工业出版社，2005：34－39. ［3］王立红，杨汇军.基于 Matlab直流调速系统设计与仿真［J］.辽宁工学院学报，2004，24（1）：8－9.［4］胡寿松.自动控制原理［M］.北京：科学出版社，2007：95－138.［5］赵景波.MATLAB控制系统仿真与设计［M］.北京：机械工业出版社，2010：117－223.。
「转子绕线机控制系统的滞后校正设计」
「转子绕线机控制系统的滞后校正设计」转子绕线机控制系统是一种用于电动机转子绕线的设备，通过对转子绕线过程中的参数进行控制，可以提高绕线质量和效率。
在转子绕线机控制系统中，滞后校正是一种常用的控制方法，用于对系统的误差进行校正，以使系统更加稳定和准确。
滞后校正是一种基于反馈控制的校正方法，其基本原理是通过测量系统输出与期望输出之间的差异，对系统的控制输入进行修正。
在转子绕线机控制系统中，通常采用位置传感器来测量转子位置，然后与期望位置进行比较，计算出位置误差。
通过引入滞后校正，可以根据位置误差来调整转子绕线的参数，以达到更好的绕线质量和效率。
滞后校正的设计可以分为几个步骤：首先，需要确定滞后校正的目标。
在转子绕线机控制系统中，滞后校正的目标通常是使转子绕线达到最佳质量，并且尽可能减少绕线时间和浪费。
因此，滞后校正应该针对这些目标进行设计。
其次，需要选择合适的控制算法。
在滞后校正中，通常采用比例-积分-微分（PID）控制算法来对转子绕线机控制系统进行控制。
PID控制算法可以根据位置误差的大小来调整控制输入，使系统的输出更接近期望输出。
然后，需要确定滞后校正的参数。
在PID控制算法中，有三个参数需要进行调整：比例增益、积分时间和微分时间。
比例增益用于调整控制输入与位置误差之间的关系，积分时间用于调整系统对误差的积累程度，微分时间用于调整系统对误差变化率的敏感程度。
通过调整这些参数，可以获得较好的滞后校正效果。
最后，需要进行滞后校正的实施和调试。
在实施滞后校正之前，需要对滞后校正的参数进行合理的选择，并进行调试和优化。
通过不断调整滞后校正的参数，可以使转子绕线机控制系统获得更好的控制效果。
综上所述，滞后校正是一种用于转子绕线机控制系统的常用控制方法，通过对系统误差进行校正，可以提高绕线质量和效率。
在滞后校正的设计中，需要确定校正目标、选择合适的控制算法、确定参数，并进行实施和调试。
通过合理的滞后校正设计，可以使转子绕线机控制系统达到最佳的控制效果。
自动控制课程设计题目
自动控制课程设计题目题目一 转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
设计控制器)(s G c 满足如下条件：1. 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2. 系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3. 按△=2%要求的系统调节时间为3s 左右。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB 编程输出仿真结果及图形。
题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。
隧道长37.82km，位于海底面以下61m. 隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能通过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。
钻机控制系统如图所示。
图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。
该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，并且使扰动引起的稳态误差较小。
要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。
题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。
望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。
望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。
哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka 和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下性能：1. 在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2. 在斜坡输入作用下，稳态误差较小。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
转子绕线机控制系统的滞后校正设计1设计目的由于滞后校正网络具有低通滤波器的特性, 因而当它与系统的不可变部分串联相连时, 会使系统开环频率特性的中频和高频段增益降低和截止频率Ｗc减小, 从而有可能使系统获得足够大的相位裕度, 它不影响频率特性的低频段。
由此可见, 滞后校正在一定的条件下, 也能使系统同时满足动态和静态的要求。
可运用于以下场所: 1.在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下, 可考虑采用串联滞后校正。
2.保持原有的已满足要求的动态性能不变, 而用以提高系统的开环增益, 减小系统的稳态误差。
2设计要求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．用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析, 画出阶跃响应曲线, 计算其时域性能指标。
5．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。
3设计原理利用滞后网络进行串联校正控制的基本原理, 是利用滞后网络的高频幅值衰减特性, 使已校正的系统截止频率下降, 从而使系统获得足够的相角裕度。
因此, 滞后网络的最大滞后角应力求避免发生在系统截止频率附近。
在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下, 可采用串联校正。
此外, 如果待校正的系统已具备满意的动态性能, 仅稳态性能不满足指标要求, 也可采用串联滞后校正以提高系统的稳态精度, 同时保持其动态性能仍满足要求。
如果所研究的系统为单位反馈最小相位系统, 则应用频率法设计串联滞后校正网络的步骤如下：4设计分析与计算4.1最小K 值的系统频域分析已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是: )10)(2()(++=s s s Ks G （静态误差系数115-≥s K v ）所以最小的K 值为: K=300101520/)(lim -→≥==s K s sG K s v故:相位裕度: 先求穿越频率 221004300|10||2|||300)(ωωωω++=+⨯+⨯=s s s A在穿越频率处 =1,由于w 较小, 故可以近似为,1410300)(2=+=ωωωA 解得Wc ≈5rad/s穿越频率处的相角为:相角裕度为: deg幅值裕度:先求相角穿越频率:即:由三角函数关系得: 0.525.11004300)(22≈++=ggg g A ωωωω所以, 幅值裕度为:使用MATLAB 软件可直接得到系统的BODE 图和相角,幅值裕度。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计资料
转子绕线机控制系统的滞后校正设1. 设计目的首先，通过对转子绕线机控制系统的分析，加强对转子绕线机控制系统的 认识，并掌握滞后校正设计的方法。
其次，通过设计，培养分析问题解决问题的 能力。
此外，使用MATLAB^件进行系统仿真，从而进一步掌握 MATLA 的使用2. 设计任务及要求已知转子绕线机控制系统的开环传递函数为：要求系统的静态速度误差系数K -15s，相角裕度-5°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。
②用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计 算其时域性能指标。
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。
3. 设计方案论证当控制系统的性能指标不能满足期望的特性指标时，需要在已选定的系统 不可变部分（包括测量元件，比较元件，放大元件及执行机构等）的基础上加入 一些装置（即校正装置），使系统能满足各项性能指标。
3.1校正前系统分析用MATLA 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G(s)二K s(s 2)( s 10)度和相位裕度。
首先，确定k 值:k - 300则可得到满足初始条件的最小 K 值： k=300那么满足初始条件的最小K 值的系统开环传递函数为:用MATLAB^件作出校正前满足初始条件的最小 k 值的系统伯德图如下MATLAB?序：k0=300;n1=1;d 仁conv(con v([1 0],[1 2]),[1 10]); [mag,phase,w]=bode(kO* n1,d1); figure(1);margi n( mag,phase,w);人=limn sG (s )=limsks(s 2)(s 10)k 20k v -15k 20G(s)=300 s(s 2)(s 10)15 ______ s(0.1s 1)(0.5s 1)图3-1 :校正前满足初始条件的最小 k 值的系统伯德图由伯德图可知系统的幅值裕度G^ -1.94dB」穿越频率W ^4-47rad S" 相角裕度P m 八4.61deg 截止频率W厂4.98rad S"3.2选择校正方案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。
G603 转子绕线机
G603 转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统如图1 (a)所示，图1 (b)为相应的结构图，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子，按下启动按钮盒取下绕好线的转子等简单操作。
图1 转子绕线机控制器设计的具体要求是：)(s G c 1） 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数10=v K ；2） 系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3） 按%2=∆要求的系统调节时间为3s 左右。
解：由图1 (b)可见，系统为I 型系统，在单位斜坡输入作用下，稳态误差vK 1)(=∞ss e 式中 50)(K lim 0v S G c s →=)(S G c 为待设计的控制器（校正网络）。
首先考虑采用简单的增益放大器，1)(K S G c =，则系统的速度误差1K 50)(=∞ss e 可见为了提高系统的稳态精度，必须采用高增益，但过高的对系统的稳定性和动态性能都会产生不利的影响。
图2给出了不同值下的系统响应，可看出，当时，系统的，1K 1K 5001=K 10=v K %01)(=∞ss e ，刚好满足设计要求，但系统对阶跃输入的%70%=σ，，远大于设计指标值。
因此必须采用较为复杂的校正网络。
8s =s t图2 简单增益器的瞬态响应由于超前校正网络能改善系统的动态响应性能，因此常时选用如下超前校正网络：)1()1()()()(11T s aT s K p s z s K s G c ++=++=，且aT z 1=，Tp 1=，故az p =p z <式中，。
系统校正后的开环传递函数为 ))(10)(5()()(1p s s s s z s K s G ++++=根据主导极点思想，可将校正后的系统等价为二阶系统。
由%σ及要求，可近似求出系统的阻尼比s t ζ及要求的相角裕度γ。
由性能指标要求值：、无阻比自然频率n ω%10%100%21/==--ζπζσe %)2(34.4=∆==s t n s ζω59.0=ζ，49.2=n ω，再由公式 解得242412arctanζζζγ-+= 求出。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计课程设计
课程设计题目转子绕线机控制系统的滞后校正设计学院自动化学院自动化课程设计任务书学生姓名： __________ 专业班级：自动化1304班 _______ 指导教师： xxx 工作单位：自动化学院 _________ 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为：要求系统的静态速度误差系数 K-15S 」，相角裕度_50 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、 用MATLAB^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MATLA 画出未校正和已校正系统的根轨迹。
4、 用MATLA 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指 标。
5、 课程设计说明书中要求写清楚计算分析的过程， 列出MATLA 程序和MATLA 输出。
说明书的格式按照教务处标准书写。
时间安排：G(s)=K s(s 2)(s 10)指导教师签名:系主任（或责任教师）签名:目录摘要 (1)1设计要求 (2)2设计方案 (2)3设计原理 (2)4设计分析与计算 (3)4.1最小k值频率分析 (3)4.2滞后校正函数计算 (4)5仿真程序与波形图案 (6)5.1根轨迹 (6)5.1.1待校正系统根轨迹 (6)5.1.2校正后系统根轨迹 (7)5.2阶跃响应曲线及其时域性能指标 (9)5.2.1待校正系统时域分析 (9)5.2.2校正后系统时域分析 (11)6结果分析 (14)7心得体会 (14)参考文献 (15)摘要在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。
所谓自动控制，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。
自动控制技术是生产过程中的关键技术，也是许多高新技术产品中的核心技术。
自动控制原理课程设计
指导教师评定成绩：审定成绩：自动控制原理课程设计任务书设计题目：转子绕线机控制系统的校正设计仿真学院自动化专业电气工程与自动化姓名周密学号2012212660指导教师李鹏华2014年 11 月 4 日目录1、设计题目 (2)1.1课程设计应达到的目的 (2)1.2课程设计题目及要求 (2)1.3课程设计任务 (3)2、设计报告正文 (4)2.1 设计步骤 (4)2.1.1 工作原理及总体设计 (4)2.1.2 开环系统 (4)2.1.3 各环节的放大级数及其时间常数 (6)2.1.4 系统扰动分析 (7)2.1.5 比较开环时和闭环时的动态响应。
(7)2.1.6 采用某种校正方式实现系统的稳定控制 (10)2.1.7 建议和意见 (17)3、设计总结 (19)4、参考文献 (20)5、附录 (21)1、设计题目题目：转子绕线机控制系统的校正设计仿真 1.1课程设计应达到的目的1、通过控制系统闭环仿真熟悉课程设计的基本流程；2、掌握控制系统的数学建模；3、掌握控制系统性能的根轨迹分析或时域特性分析；4、掌握频率法校正或根轨迹法校正；5、能够根据性能指标，设计控制系统，并完成相应实验验证系统的设计和实验操作；6、学会用MATLAB 进行基本仿真。
1.2课程设计题目及要求（一）设计题目转子绕线机控制系统的开环传递函数:)10)(5()(++=s s s Ks G要求达到性能指标：系统的静态速度误差系数115-≥s K v ， 60≥γ。
（二）设计要求1．分析系统的工作原理，进行系统总体设计。
2．构成开环系统，并分析器动态响应。
3．测出各环节的放大倍数及其时间常数。
4．对系统进行扰动分析。
5．比较开环时和闭环时的动态响应。
6. 采用某种校正方式实现系统的稳定控制。
7．对本课程设计提出新设想和新建议。
1.3课程设计任务（1）复习有关教材、到图书馆查找有关资料，了解控制对象的工作原理。
（2）总体方案的构思根据设计的要求和条件进行认真分析与研究，找出关键问题。
转子绕线机控制系统的滞后校正设计
课程设计课程设计任务书学生姓名：化学院题目: 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为:要求系统的静态速度误差系数151-≥s K v ，相位裕度 56≥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、 用MATLAB 作出满足初始条件的最小K 值的系统的伯德图，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、 用MATLAB 对校正前后的系统进行仿真分析，画出阶跃响应曲线，计算其时域性能指标。
5、 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： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日)01)(1()(++=s s s Ks G目录摘要 ----------------------------------------------- 1 1设计目的、要求及原理------------------------------ 21.1设计目的-------------------------------------- 21.2 设计要求------------------------------------- 21.3设计原理-------------------------------------- 2 2设计分析与计算------------------------------------ 32.1最小K值的系统频域分析------------------------ 32.2滞后校正函数计算------------------------------ 4 3用MATLAB画校正前后的轨迹------------------------- 83.1校正前的根轨迹-------------------------------- 83.2校正后的根轨迹-------------------------------- 9 4用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析------------ 114.1校正前系统----------------------------------- 114.2校正后系统----------------------------------- 13 心得体会 ------------------------------------------ 15 参考文献 ------------------------------------------ 16摘要自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。
基于MATLAB转子绕线机控制系统调节器的仿真研究
２ 控制器设计
Ｇ ｓ控制 器设 计 的主要设 计参 数如 下 ： （）
收稿 日期 ：２ １ －０ －０ ０１ ９ ３ 作者 简 介 ：季 ￣ Ｎ （９ ６ ）女 ， 宁 大 连 人 ， 阳 大学 硕 士研 究 生 ；马 １８－ ， 辽 沈 授， 博士 ， 硕士生导师 、 博士生副导师．
骥 （ ９３ ） 男 ， 北 抚 宁 人 ， 阳 大 学 教 １５一 ， 河 沈
第２ 卷 第 １ ４ 期
２ ２年 ２月 ０ １
沈 阳 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｅ ｙ ｎ ｉｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ ａ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｏ
Ｖｏ ． ４， ． １ ２ Ｎｏ １
Ｆｅ ． ２０１２ ｂ
文章 编号 ：１０ —２ ５２ １） １０ ２ —３ ０ ８９ ２ （ ０ ２ ０—０ ５０
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ转 子 绕 线 机 ＴＡ 控 制 系统 调 节 器 的 仿 真 研 究
季丽丽 ，马 骥 阳 １Ｏ ４ ） 沈 １ Ｏ ４
关
键
词 ：控制器 ； 直流调速 系统； 前校 正； 超 仿真 ；ｉ ｌ ｋ Ｂ ｄ Ｓｍｕｉ ｏ ｅ图 ｎ
文 献 标 识 码 ：Ａ
中 图 分 类 号 ：ＴＭ ２ ． ；ＴＰ ３ １ ９ ９ １５ ９ ．
在现 代化工 业 中 ， 子 绕线 机 控 制 系 统 的应 转 用 日益广 泛． 子 绕线 机 控 制 系 统调 节 器 的控 制 转 功 能是通 过直 流调 速 系 统来 实 现 的． 线 机 系 统 绕
由图 ２可 看 出该 系统 至 少 是 个 Ｉ 系 统． 型 由
全自动双飞叉嵌线式转子绕线机控制系统的设计与开发
图 ２所 示 画 面 。
表 １ Ｐ Ｃ的 ＩＯ 端 口 地 址 Ｌ ／
图 ３ 主 程 序 流 程 图
输入端 口
紧 急停 止 按钮 Ｘ Ｏ
输出端 口
左 飞 叉 电 磁 阀 Ｙ１
操作者放好工件按下启动按钮系统初始化参数输入输出及显示故障检测报警及处理人工复位处理程序张力控制程序各参数运算及处理绕线主程序飞叉定位夹具合拢转子定位转子分度处理嵌线飞叉绕线整个转子是否完毕嵌最后一次线是否停止工作结束
维普资讯
工 业
自
匀
术
i
全 自动双飞叉嵌线式转子绕线机控制系统的设计与开发 镌
Ｉ 编 Ｉ Ｉ 动 ｌ 手 Ｉ 辑 自 ｌ 动 ｌ Ｊ ｌ 参 修 数改 运 监 Ｉ 动 线 行 控 Ｉ 点绕
Ｎ ＼ —
■
Ｐ Ｃ动作 Ｌ
４绕 线 机 控 制 系 统 软 件 设 计
绕 线 机 控 制 系 统 软 件 有 三 种 工 作 状 态 ：编 辑 状 态 、手 动 状 态 和 自动 状 态 。在 编 辑 状 态 下 ，进 行参 数 输 入 、读 出
_ 邋
赖兴余
( 1 广 东科 学技 术 职 业 学 院 机 电 工 程 学 院
．
盈
， ，
。
，
自动 双 飞 叉 嵌 线 式 转 子 绕 线 机 工 艺 流 程 和 技 术 指 标 的 基 础 上
和 触摸屏 相结 合 的控 制模 式
PLC
翻
广 东广 州
，
方 少强
。
，
鄢春 艳
；
’
5 10 6 4 0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
滨江学院自动控制原理综合实验题目转子绕线机控制系统的分析与仿真院系xxxxxxx专业xxxxxxxxxxxxx学生姓名xxxxxxxxxxxxx学号xxxxxxxxxxxx指导教师xxxxxx二Ｏ一二年6 月6 日目录1．系统介绍 (3)2．物理模型图 (3)3. 系统分析 (3)3.1 部分电路图 (3)（1）增益放大器 ........................................................... 错误!未定义书签。
（2）步进电机 ............................................................... 错误!未定义书签。
（3）直流电机 ............................................................... 错误!未定义书签。
3.2 各部分元件传递函数 (6)3.3 位置随动系统的结构框图 (6)3.4 相关函数的计算 (6)4.系统稳定性分析 (6)4.1 代入参数值 ..................................................................... 错误!未定义书签。
4.2 根轨迹 (7)4.3 Bode图 (8)4.4 系统阶跃响应 (9)5 系统动态性能分析 (10)5.1延迟时间的计算 (10)5.2 上升时间的计算 (10)5.3峰值时间的计算 (10)5.4 超调量的计算 (10)5.5 调节时间的计算 (11)5.6 使用MATLAB求系统各动态性能指标 (11)5.7 人工计算与MATLAB计算的结果比较及误差分析 (13)6系统仿真 (13)7总结与体会 (15)参考文献 ................................................................................. 错误!未定义书签。
1．系统介绍转子绕线机，顾名思义绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的机器。
原电动工具行业常用手动绕线设备效率低、精度差，不能适应电动工具行业生产规模化发展的需要。
本设计是通过改进电动机转子线圈的绕制方式完成设计一种转子绕线机，旨在提高电枢制造的自动化程度，减轻绕线劳动强度，提高电枢的整体质量，实现绕线槽满率高，绕线圈数精确，降低废品率，同时兼顾操作者的方便性。
它用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。
采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子，按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。
2．物理模型图图1转子绕线机控制系统的原理框架图3.系统分析3.1 部分电路图G(s)= K1,则系统的速度误差： e(∞)= 50K1电阻图2增益放大器（2）步进电机：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
_图3步进电机（3）直流电机：定义输出或输入为直流电能的旋转电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
保险图4直流电机3.2 各部分元件传递函数（1）增益放大器：1TS K G1(s)+= （2）步进电机： 1(s)2(s)G 2(s)θθ= （3）直流电机： 1TS K G3(s)+=3.3 位置随动系统的结构框图图5结构框图3.4 相关函数的计算开环传递函数：4.系统稳定性分析4.1 代入参数值已知转子绕线机控制系统的开环传递函数是： )10)(2()(++=s s s Ks G （静态误差系数115-≥s K v ）11)(++=Ts bTs s G c 11520/)(lim -→≥==s K s sG K s v所以最小的K 值为： K=300 故：)10)(2(300)(++=s s s s G相位裕度：先求穿越频率221004300|10||2|||300)(ωωωω++=+⨯+⨯=s s s A传递函数为：4.2根轨迹用如下程序将传递函数在MATLAB 中表示出来:num=[300] den=[1,12,20,0] sys=tf(num,den)用MA TLAB 显示为:用如下程序将传递函数的根轨迹图在MA TLAB 中表示出来: num=[300] den=[1,12,20,0] rlocus(num,den)用MA TLAB 做出的根轨迹如图6所示:11)(++=Ts bTs s G c-30-25-20-15-10-50510-20-15-10-55101520Root LocusReal AxisI m a g i n a r y A x i s图6的根轨迹图4.3 Bode 图开环传递函数相角裕度增益裕度仿真程序： num=[300] den=[1,12,20,0] sys=tf(num,den)[mag,phase,w]=bode(num,den)[gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) margin(sys)-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = -1.94 dB (at 4.47 rad/sec) , P m = -4.69 deg (at 4.99 rad/sec)Frequency (rad/sec)图7 Bode 图4.4 系统阶跃响应闭环传递函数：300)10)(2(300)(+++=s s s s F利用如下程序在MA TLAB 中对系统绘制单位阶跃响应: num=[300]den=[1,12,20,300] step(num,den)51015-10-5051015Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e图8 单位阶跃响应曲线图5 系统动态性能分析5.1延迟时间的计算dt=Wn22.06.01ξξ++ = 14.63s5.2 上升时间的计算t r =21ξβπ--Wn = 18.49s5.3峰值时间的计算p t =21ξπ-Wn =19.85s5.4 超调量的计算%σ=21ξξπ--e×100%= 40.12%5.5 调节时间的计算s t =nw ξ3=19.98s 5.6 使用MATLAB 求系统各动态性能指标在MATLAB 输入的指令为：图9 软件输出如下为：02468101214161820-30-20-10102030Unit=step Response of G(s) 宋幸昇图105.7 人工计算与MATLAB 计算的结果比较及误差分析两次计算对比表：6系统仿真在MATLAB 命令窗口中输入SIMULINK,然后点File →New →Model,在SOURCE中选择STEP 模块,在SINKS 中选择SCOP 模块,在CONTINUOUS 中选择传递函数,双击更改极点和零点(如图11所示),用直线将模块连接后（如图12）,点击START,双击示波器,即可看到仿真图形.系统MATLAB 仿真图形如图13所示;图11 图13图127总结与体会通过这次课程设计，我觉得学习像自动控制这样实用的知识，不仅要掌握书本上的基本内容，还要灵活思考，善于变换，这样才能找到最优设计，达到事半功倍的效果。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践；才能使自己不被社会淘汰。
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，自动化控制已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
回顾起此次自动控制原理课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！在这次设计中，也要感谢同学和老师的帮助，相互讨论中也使我学习了他们不同的思考方式，使我明白了接受别人好的意见也是很重要的。
总之，在这次课程设计过程中，我既学习到了自动控制原理的知识，又学到了许多书本之外宝贵的分析动手能力。
与其临渊羡鱼，不如退而结网。
这次自动控制设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣，就动手去做，困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。
参考文献1.自动控制原理胡寿松第四版北京：科学出版社,20012.控制系统MATLAB计算及仿真北京：国防工业出版社,20013.MATLAB语言与自动控制系统设计北京：机械工业出版社,19924.MATLAB 应用主编：王涛出版社：大连理工大学 19985.MATLAB 7.0/Simulink6.0 应用实例仿真与高效算法开发主编：李文成出版社：清华大学出版 19996.MATLAB语言与自动控制系统设计.北京:机械工业出版社。