控制系统设计学长总结教程文件
控制系统设计软件的初级教程
控制系统设计软件的初级教程第一章：控制系统概述控制系统是指为了实现特定的目标，对所控制对象进行精确操控的一种系统。
它由传感器、执行器、控制器等部件构成。
控制系统设计软件是指为了辅助工程师进行控制系统设计与分析，提高工作效率与准确性而开发的软件。
本章将介绍控制系统的基础知识和控制系统设计软件的功能与特点。
第二章：控制系统设计软件的安装与设置在使用控制系统设计软件之前，需要先进行软件的安装和设置。
本章将介绍如何正确地安装控制系统设计软件，并进行相关的设置和配置，确保软件能够正常运行。
第三章：控制系统建模控制系统设计的第一步是进行系统建模，将实际系统抽象成数学模型。
本章将介绍控制系统建模的基本原理和方法，包括传递函数法、状态空间法等，并使用控制系统设计软件进行建模示例。
第四章：控制系统性能指标控制系统的性能指标是评价控制系统性能好坏的重要依据。
本章将介绍常见的控制系统性能指标，例如稳定性、响应速度、稳态误差等，并介绍如何使用控制系统设计软件进行性能指标分析与优化。
第五章：控制器设计控制器是控制系统中重要的组成部分，对系统的性能起着关键性作用。
本章将介绍控制器的常见类型和设计方法，包括PID控制器、先进控制器等，并演示使用控制系统设计软件进行控制器设计与调试的过程。
第六章：闭环控制系统设计闭环控制系统是一种将系统输出反馈给系统输入进行调节的控制方式。
本章将介绍闭环控制系统的基本原理和设计方法，并使用控制系统设计软件进行闭环控制系统设计与优化。
第七章：开环控制系统设计开环控制系统是一种不对系统输出进行反馈调节的控制方式。
本章将介绍开环控制系统的特点和适用条件，并使用控制系统设计软件进行开环控制系统设计与仿真分析。
第八章：多变量控制系统设计多变量控制系统是一种能够同时控制多个输入和输出变量的控制系统。
本章将介绍多变量控制系统的基本原理和设计方法，并演示使用控制系统设计软件进行多变量控制系统设计与调试的过程。
自动控制实训课程学习总结控制系统设计与调试实践心得分享
自动控制实训课程学习总结控制系统设计与调试实践心得分享自动控制实训课程学习总结-控制系统设计与调试实践心得分享在自动化领域中，控制系统是一种能够对物理过程进行监控和控制的系统。
通过学习控制系统的设计与调试实践，我对自动控制的原理和应用有了更深入的理解。
在这篇文章中，我将分享我在学习控制系统设计与调试实践中的心得体会。
首先，控制系统的设计是实现自动控制的关键步骤。
在实训课程中，我们学习了控制系统的基本原理和方法，包括系统建模、控制器设计和系统性能评估等。
系统建模是设计控制系统的第一步，它将物理过程抽象为数学模型，使得我们能够对其进行分析和设计。
控制器设计是控制系统设计的核心环节，通过选择合适的控制算法和参数，将期望输出与实际输出相匹配。
系统性能评估是对设计的控制系统进行测试和优化，以达到预定的控制要求。
通过实践操作，我深入了解了控制系统设计的整个流程和各个环节的重要性。
其次，控制系统的调试是验证设计效果和解决问题的关键步骤。
在实际应用中，控制系统的稳定性和可靠性是至关重要的。
通过调试实践，我们模拟实际的工程环境，进行参数调整、系统测试和故障排查等操作。
在这个过程中，我学会了如何根据系统的实际情况进行参数的调整和优化，以获得更好的控制效果。
同时，我也经历了解决问题的过程，包括找出故障原因、制定解决方案和验证效果等。
这些实践锻炼了我的动手能力和解决问题的能力，提高了我在实际工程中应对复杂情况的能力。
此外，实训课程中的团队合作也是我获益匪浅的一部分。
控制系统设计与调试需要团队成员之间的密切协作和良好的沟通，只有大家齐心协力，才能快速完成任务。
在实践过程中，我学会了如何与团队成员合作，并分工合作完成任务，提高了我与他人合作的能力。
总结而言，自动控制实训课程中的控制系统设计与调试实践为我提供了宝贵的学习机会。
通过学习和实践，我对控制系统的设计原理和调试技巧有了更深入的理解。
同时，我也体会到了团队合作的重要性，提高了我的解决问题和沟通协作能力。
控制系统设计课程总结整理版
4. 白噪声的相关函数，什么是白噪声（意义，对系统的影响）
答： 有些噪声信号， 如电子设备的热噪声， 其频谱是常值， 且从零频率一直延伸到大大超
出系统的带宽。这样的噪声一般称白噪声。
一阶系统在白噪声通过的输出均方值与一个带宽为
/ 2T I 的理想滤波器相同，系统本
身带宽为（ 1/T）而 / 2T和 I 可以用于计算系统的等效噪声带宽，设计系统时，力求获得
1
G(s)
，对象带宽为
Tps 1
1/Tp ，则系统带宽易取：
c 3 / Tp ，然后取增益，增益满足静态误差要求即可（
1/(1+ K p )），有增益和带宽即可求
出转折频率，最后再使用反馈校正，反馈加在执行机构上，传递函数为
Go (s)
To s 取
Tos 1
To Tp 即可。
五．伺服系统的设计
伺服系统：，跟踪误差 等。调节方法就是校正，有微分，超前，迟后，反馈等形式）
积分环节主要用来消除系统稳态误差， 的相位滞后不致影响系统的稳定性。
积分规律应在到达中频段时就衰减掉，
使其带来
2.过程控制系统的设计特点
答：①若采用比例微分规律，应该用其幅频特性增加比较平缓的频段，
1/Tds w c 。
②过程控制系统增益低， 小或消除静差。 ③综上，基本控制规律是 有限。
带宽窄， 所以在控制规律中要加积分环节来提高其低频段增益以减 PI，微分项 D 则可以在一定程度上提高系统的稳定性，但其作用
I
1
Kv /s
0
1/ K v
II
2
0
0
K a /s
加速度
1/ K a
3. 动态误差的频域解释（动态系数法的频率）
《简单控制系统设计》课件
控制系统设计的步骤
1
确定控制系统的目标
明确您想要实现的目标，并确保您的设计能够实现这些目标。
2
确定控制对象的特性
了解您要控制的物体或过程的特性，并考虑如何应对不确定性。
3
选择合适的控制器
根据控制系统的要求选择适当的控制器，确保其能够满足您的设计需求。
4
设计控制系统的结构
根据控制器和控制对象的特性设计整个控制系统的结构。
2 学习本课件的收获
回顾本课件的主要内容，总结您在学习过程中的收获和体会。
3 推荐阅读材料
介绍一些与控制系统设计相关的优秀书籍和参考资料，帮助您进一步拓宽知识面。
参考文献
控制系统设计手册
作者：张三，出版社：机械工业出版社
控制工程实例分析
作者：李四，出版社：电子工业出版社
5
选定并调整控制器参数
确定控制器的参数，分析一个活塞位置控制系统的案例，了解如何将设计原理应用于实际情况。
温度控制系统
研究一个温度控制系统的例题，探讨如何通过控制系统设计来实现温度的精确控制。
总结
1 控制系统设计的重要性
了解控制系统设计对各行各业的重要性，并探讨其潜在的未来发展。
《简单控制系统设计》 PPT课件
控制系统设计是一个关键的领域，本课程将介绍简单控制系统设计的基本原 理、步骤和应用，帮助您掌握控制系统设计的关键知识。
介绍简单控制系统设计
控制系统是如何帮助我们实现目标的？了解简单控制系统设计的意义，以及 它在各个领域的应用。
控制系统设计的基本原理
掌握控制系统设计的目标和构成，同时了解控制系统的稳定性对设计的重要 性。
自动控制课程设计总结
自动控制课程设计总结自动控制课程设计总结摘要:本文总结了我参与的自动控制课程设计的经历和感受。
在课程设计中,我们学习了自动控制的基本概念、理论和方法,并在实践中应用这些知识进行了一些实际项目的设计和实现。
在这个过程中,我们遇到了一些挑战,如如何选择合适的控制器、如何优化控制效果等,但我们也从中学到了很多,如如何根据实际情况选择合适的控制策略、如何在实践中不断提高自己的技能等。
本文还总结了我们在课程设计中的一些经验和教训,包括如何设计合理的课程内容和教学方法、如何评估学生的学习效果等。
最后,本文还提出了一些自动控制课程设计的展望和建议,以帮助其他教师和学生更好地进行课程设计和实现。
关键词:自动控制;课程设计;实践项目;经验总结;教训与建议正文:一、自动控制的基本概念和理论自动控制是一类重要的学科,主要研究如何通过控制器来实现系统的自动控制。
自动控制的基本概念包括系统模型、控制器设计、控制策略等。
其中,系统模型是指描述系统性质的数学模型,控制器设计是指根据系统模型设计出适合的控制器,控制策略是指控制器根据系统的状态和输入输出信号,采取的控制措施。
自动控制的基本理论包括控制原理、控制律、PID控制等。
其中,控制原理是指控制器输出信号与预期输出信号之间的误差关系,控制律是指控制器的输出信号与预期输出信号之间的数学表达式,PID控制是指根据系统的特性和目标,采用比例、积分和微分等控制方法来实现控制系统的稳定性和精度要求。
二、自动控制课程设计的经历和感受在进行自动控制课程设计时,我们主要从以下几个方面入手:1. 确定课程目标和教学内容根据学生的实际情况和课程的要求,确定课程的教学目标和教学内容。
我们主要学习了自动控制的基本概念、理论和方法,包括控制系统的建模、控制器的设计、控制策略的实现等。
2. 设计课程教学方法设计合适的教学方法可以有效提高学生的学习效果。
我们采用了讲座、案例分析、实践项目等方式进行教学,其中案例分析和实践项目是课程设计的重点。
控制系统设计与分析
控制系统设计与分析控制系统是一种通过调节输入信号以实现预期输出的技术。
在工程领域中，控制系统在各个方面都扮演着重要角色，如自动化生产线、飞行器导航等。
本文将探讨控制系统设计和分析的基本原理和方法。
1. 控制系统设计控制系统设计的目标是根据给定的输入和输出要求，选择合适的组件和参数来构建系统。
设计过程通常包括以下步骤：1.1 系统建模系统建模是将实际系统抽象为数学模型的过程。
这个模型可以是基于物理原理的方程，也可以是基于实验数据的统计模型。
通过建模，我们可以准确地描述系统的行为和特性。
1.2 控制器设计根据系统的数学模型，我们可以设计合适的控制器来调节输出。
常见的控制器包括比例-积分-微分（PID）控制器、状态反馈控制器等。
控制器的设计要考虑系统的稳定性、快速响应和鲁棒性等因素。
1.3 信号传递在控制系统中，输入信号需要通过传感器收集，并通过执行器来调节输出。
信号传递的过程中，可能会受到噪声和时延的影响，因此需要选用合适的传感器和执行器，并进行信号处理和滤波。
1.4 系统优化通过对系统的建模和控制器的设计，我们可以对系统进行仿真和优化。
这可以帮助我们评估系统的性能和稳定性，并确定最佳的参数和结构。
2. 控制系统分析控制系统分析的目的是评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。
常用的分析方法包括频域分析和时域分析。
2.1 频域分析频域分析是通过对系统的频率响应进行分析来评估系统的性能。
我们可以使用频率响应函数、波特图和奈奎斯特图等工具来描述系统的频率特性。
通过分析频域特性，我们可以确定系统的稳定界限、共振频率和抑制震荡的方法。
2.2 时域分析时域分析是通过对系统的时间响应进行分析来评估系统的性能。
我们可以使用单位阶跃响应、单位脉冲响应和阶跃响应等来描述系统的动态特性。
通过分析时域特性，我们可以评估系统的稳定性、超调量和调整时间等指标。
3. 示例：温度控制系统设计与分析让我们以一个温度控制系统为例，来介绍控制系统设计和分析的具体步骤。
简单控制系统总结PPT课件
简单控制系统的方框图
选择调节阀 干扰作用对被控变量的影响是使其偏离给定值。
选择控制规律 操纵变量则是要克服干扰对被控变量的影响。
系统投运 参数整定
第13页/共57页
载热体
换热器 冷流体
图6-1 液位控制系统
图6-2 温度控制系统
操纵变量是执行器所控制的参数。实现控制作用。
最常见的操纵变量是流量，也有电压、转速等。
选择调节阀
选择控制规律
系统投运 参数整定
1. 采用直接指标控制
➢直接指标控制：被控变量本身就是需要控制的 工艺指标（压力、流量、物位、温度等） 直接指标控制最直接，最有效。
第8页/共57页
2. 采用间接指标控制
选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的另
一变量作为间接控制指标
1）精馏原理
利用被分离物各组分的挥发度不 同，把混合物中的各组分进行分离
z(s) y(s) K m
z(s) K m y(s)
可以看出变送器的输出与被控变量的变化成正比关系。
第30页/共57页
2.测量元件的纯滞后 测量的纯滞后有时是由测量元件安装位置引起的。
延迟时间τ0:
0
l1 v1
l2 v2
解决方法：
图6-13
1) 合理选择测量元件的安装地点，尽可能缩短纯滞后
时间。
第14页/共57页
2. 对象特性对选择操纵变量的影响
干扰通道
干扰
被控变量
操纵变量
对象
控制通道
图6-9 干扰通道与控制通道的关系
干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着破坏作
用，使被控变量偏离给定值；
操纵变量由控制通道施加到对象上，使被控变量
控制系统的奥妙：掌握15个设计自动化控制系统的方法与技巧
控制系统的奥妙：掌握15个设计自动化控制系统的方法与技巧控制系统是现代工程中至关重要的一个领域，它涉及到许多科学和技术的方面。
设计自动化控制系统需要广泛的知识和技能，以确保系统的稳定性、精确性和可靠性。
在本文中，我们将介绍15个设计自动化控制系统的方法与技巧。
1.确定系统的目标和需求：在设计控制系统之前，首先需要明确系统的目标和需求。
这包括系统需要控制的变量以及所需的精度、稳定性和响应时间等方面的要求。
2.进行系统建模和分析：系统建模是设计控制系统的关键步骤之一。
通过建立数学模型来描述系统的动态行为。
然后，使用模型分析工具来评估系统的稳定性、性能和鲁棒性。
3.选择适当的控制器类型：根据系统的特点和要求，选择适当的控制器类型。
常见的控制器类型包括比例-积分-微分(PID)控制器、模糊控制器和状态空间控制器等。
4.选择适当的控制策略：根据系统的特点和要求，选择适当的控制策略。
常见的控制策略包括开环控制、闭环控制和先进控制等。
5.设计适当的控制算法：根据所选择的控制器和控制策略，设计适当的控制算法。
这包括确定控制器参数和设置控制规则等。
6.进行仿真和优化：使用仿真工具来评估和优化控制系统的性能。
通过调整控制算法和参数来改善系统的稳定性和性能。
7.考虑系统的鲁棒性：在设计控制系统时，要考虑系统的鲁棒性。
这意味着系统应能够在面对不确定性和扰动时保持稳定和可靠。
8.进行实验和测试：在实际应用中，控制系统需要进行实验和测试，以验证其性能和可靠性。
通过实验和测试来调整和优化系统的参数和算法。
9.进行故障诊断和容错设计：在设计控制系统时，应考虑系统的故障诊断和容错设计。
这包括设计冗余系统、故障检测和容错机制等。
10.进行性能监控和优化：设计控制系统后，需要进行性能监控和优化。
这包括实时监测系统的性能，并对系统进行调整和优化。
11.使用现代控制方法和技术：随着科学技术的不断发展，现代控制方法和技术也在不断更新。
了解和应用最新的控制方法和技术可以提高控制系统的性能和可靠性。
控制系统的课程设计
控制系统的课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握控制系统的定义、分类和基本原理；技能目标要求学生能够运用控制系统的基本原理分析和解决实际问题；情感态度价值观目标要求学生培养对控制系统的兴趣和好奇心，提高学生的问题解决能力和创新意识。
通过本节课的学习，学生将能够：1.正确理解控制系统的概念，掌握控制系统的基本分类和原理。
2.能够运用控制系统的基本原理分析和解决实际问题。
3.培养对控制系统的兴趣和好奇心，提高问题解决能力和创新意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括控制系统的定义、分类和基本原理。
首先，介绍控制系统的定义，解释控制系统在工程和科学领域的重要性。
然后，介绍控制系统的分类，包括开环系统和闭环系统，并解释它们的特点和应用。
最后，讲解控制系统的基本原理，包括反馈控制和前馈控制，并通过实例来说明这些原理的应用。
具体的教学大纲如下：1.控制系统简介：介绍控制系统的定义和重要性。
2.控制系统的分类：讲解开环系统和闭环系统的特点和应用。
3.控制系统的基本原理：讲解反馈控制和前馈控制的概念和应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法。
首先，采用讲授法，教师将系统地讲解控制系统的定义、分类和基本原理。
然后，采用讨论法，学生将分组讨论控制系统的实际应用案例，并分享自己的见解。
此外，还将采用案例分析法，通过分析具体的控制系统案例，使学生更好地理解和应用所学知识。
最后，进行实验操作，让学生亲自动手进行控制系统的实验，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备适当的教学资源。
教材将作为主要的教学资源，用于提供系统的理论知识。
参考书将用于提供更多的实例和案例，以丰富学生的学习体验。
多媒体资料，如教学视频和动画，将被用于直观地展示控制系统的原理和应用。
实验设备将用于进行实际的控制系统实验，让学生亲身体验控制系统的操作和效果。
基于STC89C52继电器控制系统项目总结讲解
基于STC89C52继电器控制系统项目总结长沙理工大学黄煌关键词：单片机项目总结 PCB 焊接调试实践学习自主学习前段日子在一个QQ群里面认识了一个朋友，受他之托画一块“51单片机控制继电器”的PCB板。
具体要求是这样的：PCB电路主要包括STC89C52RC最小系统电路（5V电源模块、串口下载模块、复位模块）、10个按键、10个继电器。
对工具的认识。
我使用的是Altulm Designer 09软件，之前也用过这个软件画原理图。
但对于画PCB还不是很熟悉，也没有做过先关的项目。
Altulm Designer是继Protell99和Dxp后的一个专业画电路板的软件，其功能之强大是我无法用言语来表达的。
由于我对它不熟悉，再加上全英文版，要学会和熟练使用确实具有一定的难度。
但是，我却没有拒绝别人的请求，就当是一次锻炼吧。
接到任务后，就去收集先关的资料。
主要是找以前关于51单片和继电器基本电路的原理图。
我把大大小小的原理图都找了个遍，总体感觉它们都大同小异。
选择了一个电路原理图为标准，把相关模块的原理图截屏收集到了一块。
这些原理图都是很经典的，经过工程师们认真设计、屡试不爽的。
由于自己手上的项目不仅一个，感觉有点忙不过来。
所以准备将这个活交给另外一个同学去做，于是乎我就转手交给了别人。
我把相关要求整理成了一篇电子档，然后将电子档发给了同学。
受人所托必须得按照人家的要求，按时高质量地完成。
我把这个精神传达给了同学，并监督和帮助他完成。
每个人或许都有自己的事情要去做，他也不例外。
或许他根本没有把这件事放在心上。
前三天我没有特别急地催促他，放开手让他去干。
一个星期后，我去问他进展如何。
结果令我有点失望，貌似他还没有着手画PCB，原理图还刚完成。
他说要完成还需要几天，我只能一边等待一边催促。
经过我催促，过了十几天后他交给我原理图和PCB图。
我初步审核后，发现电阻、电容、继电器等封装有点乱七八糟。
而且电路图也存在问题。
控制系统设计 方法
控制系统设计方法1. 概述控制系统是指通过采集和处理输入信号，根据预先确定的规律，对输出信号进行控制的系统。
控制系统设计方法是在实际工程中进行系统设计的指导原则和方法，旨在确保控制系统具有良好的稳定性、鲁棒性和性能。
2. 控制系统设计的基本原理2.1 系统建模控制系统设计的第一步是对系统进行建模。
系统建模是将实际系统抽象为数学模型的过程，可以采用物理模型、统计模型或者数学模型等方法。
在建模过程中，需要识别系统的输入、输出和内部变量，并确定它们之间的关系。
2.2 系统分析系统分析是通过对系统模型进行数学分析，得到系统的特性和性能指标。
常用的系统分析方法包括时域分析和频域分析。
时域分析主要是研究系统对时间的响应，而频域分析则是研究系统对频率的响应。
通过系统分析可以获得系统的稳定性、动态响应和稳态误差等信息。
2.3 控制器设计在控制系统中，控制器是控制系统的核心部分，它根据系统的输入和输出信号来决定输出信号。
控制器设计的目标是满足系统的性能要求。
常见的控制器设计方法包括经典控制器设计和现代控制器设计。
经典控制器设计方法包括PID控制器设计和根轨迹设计等，而现代控制器设计方法包括状态反馈控制和最优控制等。
2.4 闭环系统设计闭环系统是指将控制器的输出作为系统的反馈信号，通过不断调节控制器的输出来实现控制目标。
闭环系统设计是将控制器与被控对象相结合，形成一个完整的控制系统。
闭环系统设计的目标是使系统具有良好的稳定性和鲁棒性。
3. 控制系统设计方法的步骤3.1 确定系统需求在控制系统设计之前，首先需要明确系统的需求。
系统需求包括性能需求、稳定性需求、鲁棒性需求等。
根据系统需求，可以确定控制器的类型和系统的结构。
3.2 系统建模和分析第二步是对系统进行建模和分析。
通过数学建模和系统分析，可以得到系统的数学表达式和性能指标。
建模和分析的结果将为后续的控制器设计提供依据。
3.3 控制器设计根据系统的数学模型和性能要求，设计控制器。
控制系统设计总结完整版
一. 频谱分析1. 频谱概念答：傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。
2. 线状谱，连续谱答：周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的；非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。
非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。
3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱）答：脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。
余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数）构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A 。
常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。
阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。
（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别答：①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。
其一般公式为：()()1-1,0,/2-1-0*N k e n f k F N jnk p N n ⋯==∑=π对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。
②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。
对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即rN 2=。
5. 如何改变谱密度答：线谱之间的距离T w /2π=∆，增大周期T ，谱线距离减小，谱密度增大。
6. 频谱的参数有什么影响 答：二．输入信号和跟踪误差1. 典型输入信号设计答：系统设计时，输入信号是从工作信号中提取抽象的，也就是典型工作信号作为系统设计时的输入信号，一般也作为系统鉴定时的检测信号。
典型信号的确定P36：①根据系统预定执行的任务来确定 ②确定典型输入时要对实际情况做一些简化2. 计算误差方法 答：P41；令)()()(s A s B s K s G γ=，当γ=0时为0型系统，K 用p K 表示，γ=1时为I 型系统，K 用v K 表示，γ=2时为II 型系统，K 用a K 表示，静态误差： 系统类型γ低频部分)(s G静态误差系数位置 速度 加速度 0 0 p K 1/(1+p K )∞∞I 1 v K /s 0 1/v K ∞II2a K /s1/a K3. 动态误差的频域解释（动态系数法的频率）答：当输入信号变化时，跟踪过程中的误差信号可以看作是由输入信号中的位置，速度，加速度等分量引起的，各项误差与相应的分量的比例系数就成为动态误差(P42)（为什么动态误差系数法计算误差时只进行有限项计算数就可以达到极高精度？）因为系统对输入的响应一段时间以后会趋于稳定，所以误差经一定时间后也趋于很小范围，也就是说误差主要体现在相应的初始阶段，所以动态误差系数法计算误差时可以计算有限项即可。
控制系统设计 (2)
控制系统设计1. 引言控制系统是指通过对输出信号的测量和反馈，根据一定的控制算法对被控对象进行调节和控制的系统。
控制系统设计是建立一个能够满足特定要求的控制系统的过程。
本文将介绍控制系统设计的一般步骤和方法。
2. 确定需求在控制系统设计的开始阶段，需要明确系统的具体需求。
这包括确定被控对象的性质和特点，确定系统所要达到的控制目标以及性能要求。
例如，如果设计一个温度控制系统，需求可能包括保持恒定的温度范围和快速响应等。
3. 系统建模系统建模是控制系统设计的核心环节之一。
通过对被控对象进行建模，可以获得系统的数学模型。
常用的系统建模方法包括传递函数法、状态空间法等。
根据系统的性质和特点选择合适的建模方法，并将系统转化为数学表达式。
4. 控制器设计控制器是控制系统中的关键组成部分，负责根据测量的输出信号和期望信号进行计算，并通过输出信号对被控对象进行调节。
常用的控制器设计方法包括比例-积分-微分（PID）控制和模糊控制等。
根据系统的特点和需求选择合适的控制器设计方法，并调节参数以满足系统性能要求。
5. 信号采集与处理在控制系统中，需要采集和处理输入信号和输出信号。
输入信号可以是传感器测量得到的实时数据，输出信号是根据控制算法计算得到的控制信号。
信号采集与处理包括信号的滤波、放大、变换等，以获得准确可靠的信号数据。
6. 硬件设计控制系统的硬件设计是将控制算法转化为实际可行的电路或器件的过程。
根据系统需求和控制器设计，选择合适的传感器、执行器和电路元件，并设计和布置合理的硬件结构。
7. 软件设计控制系统的软件设计是将控制算法转化为计算机程序的过程。
根据系统需求和控制器设计，选择合适的编程语言和开发工具，并编写程序代码。
软件设计还包括界面设计、数据通信等方面，以实现控制系统的功能和交互。
8. 系统测试与调试在控制系统设计完成后，需要进行系统测试与调试来验证系统的功能和性能。
测试与调试包括对系统的输入输出进行检验，对控制器参数进行调节和优化，以达到系统的最佳性能。
第4章 控制系统设计
4.2 控制系统的优化设计
（二）优化设计原理——单纯形法
常见的优化方法有黄金分割 法、单纯形法以及随机射线法， 其中单纯形法以其概念清晰、实 现便利等优良性能广泛为人们所 采用。所谓单纯形是指变量空间 内最简单的规则形体。单纯形法 的寻优原理可以用右图表示：
4.2 控制系统的优化设计
（三）目标函数的选取
【Closed-Loop Bode】—在弹出的图形窗口中显示闭环系统伯德图。
【Compensator Bode】—在弹出的图形窗口中显示环节C的伯德图。 【Open-Loop Nyquist】—在弹出的图形窗口中显示开环奈奎斯特图。
【Other Loop Responses】—选择所希望的各类显示曲线。
4.2 控制系统的优化设计
步骤3 ：MATLAB下优化的主程序 global kp; global ki; global i; i=1; result=fminsearch('*optm',[1 1]) % [1,1]是初值
步骤4 ：仿真运行 在MATLAB命令窗口键入主程序名enter
The end!
4.1 SISO Design Tool——举例
设单位负反馈系统被控对象的传递函数为
G( s) 60s 30 s 3 9s 2 17 s 10
应用 SISO Design Tool 设计调节器 Gc (s) ， 使系统的性能指标为 ts 1.0s ， p 10% 。
4.2 控制系统的优化设计
例：对象传递函数 G ( s) es 10 s 1 采用PI调节器，性能指标函数采用ITSE，即 J ，试确定调节器参数kp,ki。 步骤1.建立仿真模型
1
ts
PLC创新课程报告(第三站)
JI A N G S U U N I V E R S I T Y模块化自动生产线控制系统设计——第三站分类站设计学院：电气信息工程学院组员：学长1学长2学长3仅供参考 !2015年5月7日目录一．设计目的二．使用设备三．设计要求四．设计步骤五．设计说明书内容1.PLC的I/O分配表电气原理图IO输入图IO输出图急停电路图2.第三站流程图3.程序清单4.触摸屏效果图六．设计总结与感想一、设计目的通过对模块化生产教学系统（MPS）中单站PLC控制设计，全面了解和掌握PLC控制系统的设计方法，包括电气线路设计、气动回路设计、程序设计、系统调试，同时熟悉触摸屏人机界面在PLC控制系统中的应用。
二、使用设备1. 模块化生产教学系统（MPS）；2. 安装WINDOWS操作系统的PC机（配备GXWIN、EB500软件）；3．MT506/T/C/M触摸屏；4. PC与PLC、PC与MT506/T/C/M、PLC与MT506/T/C/M的通信电缆。
三、设计要求随着现代工业设备自动化程度的提高，愈来愈多的工厂设备将采用PLC、人机界面等自动化器件来控制。
PLC控制具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便及体积小、重量轻等特点，被广泛用于自动化控制的各个领域。
触摸屏产品可以作为设备的操作面板兼显示器使用，触摸屏的触控面板可以被用户自由定义分页和自制控制菜单，灵活地定义各种按钮、设置开关等画面。
LCD显示屏也可以被灵活地定义成各种样式的状态指示灯、仪表显示面板、文字信息提示等画面，在触摸屏人机界面上定义过的输入输出变量将不占用PLC的I/O 点，简化了电气控制系统的结构，提高了设备运行的可靠性。
本次设计以苏州瑞思机电公司的MPS系统为对象，学习三菱PLC控制器的使用和触摸屏人机界面的基本应用。
具体要求如下：1. 针对MPS系统单站的任务和控制要求，进行工艺流程分析，画出工艺流程图；2. 确定控制方案，设计电气线路图和气动回路图；3. 应用PLC设计MPS系统单站的控制程序；（1）选择PLC机型和控制方式；（FX2N-48MR(T)，MT506/T/C/M触摸屏人机界面）；（2）列出PLC的I/O分配表，画出I/O接线图；（3）根据工艺流程图，绘制顺序功能图；（4）在计算机上应用三菱PLC编程软件（GXWIN）绘制梯形图，要求程序可读性好，并进行必要的注释。
电气控制系统的设计基础知识讲解
③ 利用半导体二极管的单向导电性来 有效减少触头数，如图4.4所示。对于弱电 电气控制电路，这样做既经济又可靠。
1.15
第4章 电气控制系统的设计 4.1 电气控制系统设计的基本原则
图4.3 转换触头的应用
1.5
第4章 电气控制系统的设计 4.1 电气控制系统设计的基本原则
在现代生产的控制设备中，对机— 电、液—电、气—电等设备的配合要求越 来越高。虽然生产机械的种类繁多，其电 气控制设备也各不相同，但电气控制系统 的设计原则和设计方法基本是相同的。
1.6
第4章 电气控制系统的设计 4.1 电气控制系统设计的基本原则
1.3
第4章 电气控制系统的设计
教学目的
1. 熟悉电气控制设计的一般原则、内容和 程序
2. 掌握电气原理图设计的基本步骤 3. 掌握电气原理图设计的一般要求 4. 掌握常用电器元件的选择方法和依据 5. 了解电气工艺设计的内容和步骤
1.4
第4章 电气控制系统的设计
（一）重点： 1.电气控制设计的一般原则、内容和程序 2. 电气原理图设计的一般要求 3. 常用电器元件的选择方法和依据 （二）难点： 1. 电气原理图和工艺图的设计 2. 常用电器元件的选择
(9) 防止寄生电路。控制电路在正常工作或事故情况下， 发生意外接通的电路叫寄生电路。若控制电路中存在寄生电路 ，将破坏电器和线路的工作顺序，造成误动作。图4.11所示电 路在正常工作时能完成正、反向启动，停止时信号指示，但当 热继电器FR动作时，线路出现了寄生电路，如图4.11中虚线所 示，使正向接触器KMl不能释放，起不了保护作用。
1.9
自动控制原理课程设计总结
自动控制原理课程设计总结一、引言自动控制技术是现代工业控制的核心技术之一，随着科技的发展和工业的进步，自动控制技术在各个领域得到了广泛应用。
作为自动化专业的学生，我们需要深入学习和掌握自动控制原理及其应用，因此，在本次课程设计中，我们选取了一个简单的水位控制系统进行设计和实现。
二、系统结构本次课程设计所涉及到的水位控制系统由以下五部分组成：水箱、水泵、电磁阀、传感器和控制器。
其中，水箱是存放水的容器，水泵负责将水从水箱中抽出并输送至需要使用的地方，电磁阀用于调节水流量，传感器负责检测当前的水位高度，并将检测结果反馈给控制器。
最后，控制器根据传感器反馈的数据来判断是否需要打开电磁阀以调节进出口流量。
三、系统原理1. 传感器原理在本次课程设计中所使用到的传感器为浮球式液位传感器。
当液位上升时，浮球会随之上升，并带动开关触点闭合，从而输出高电平信号；当液位下降时，浮球会随之下降，并带动开关触点断开，从而输出低电平信号。
因此，我们可以通过检测传感器的输出信号来判断当前的水位高度。
2. 控制器原理在本次课程设计中所使用到的控制器为单片机控制器。
当传感器检测到当前水位高度超过设定值时，控制器会发出打开电磁阀的指令；当传感器检测到当前水位高度低于设定值时，控制器会发出关闭电磁阀的指令。
具体实现过程是通过读取传感器反馈的数据，并与预设的水位高度进行比较来决定是否需要打开或关闭电磁阀。
3. 电磁阀原理在本次课程设计中所使用到的电磁阀为单向电磁阀。
当控制器发出打开指令时，电磁铁会受到激励并吸合活塞，从而使得液体流经单向阀门流入下游管道；当控制器发出关闭指令时，激励消失并复位弹簧将活塞推回原来位置，从而使得液体无法流经单向阀门。
四、系统设计1. 硬件设计硬件设计包括电路原理图设计和电路板布局设计。
在本次课程设计中，我们使用Altium Designer软件进行电路原理图的绘制和电路板布局的设计。
具体步骤如下：（1）根据系统结构，绘制电路原理图；（2）将绘制好的电路原理图导入到PCB编辑器中，并进行元器件布局、连线等操作；（3）完成电路板布局后，进行走线、添加焊盘等操作；（4）生成Gerber文件并进行打样和焊接。
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《控制系统设计》 重点一1. 频谱概念傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。
2. 线状谱，连续谱周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。
非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。
3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱）脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。
余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数）构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A。
常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。
阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。
（P18）4. 离散，快速傅里叶变换的区别①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。
其一般公式为：()()1-1,0,/2-1-0*N k e n f k F N jnk p N n ⋯==∑=π对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。
求频谱 ：将其乘上∆t 就可以得到所求频谱的值求线谱 ：在一个周期内取N 个采样值，求其离散傅立叶变换，再除以N②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。
对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。
5. 如何改变谱密度线谱之间的距离T w /2π=∆，增大周期T ，谱线距离减小，谱密度增大。
6. 频率特性测定：加不同频率正弦，看稳态 或 加脉冲信号，分析输出响应7.用频谱分析法求传递函数的优点快速 精确 简便 有效例题： 第六节两个 ————计算题二1.典型输入信号设计系统设计时，输入信号是从工作信号中提取抽象的，也就是典型工作信号作为系统设计时的输入信号，一般也作为系统鉴定时的检测信号。
典型信号的确定P36：①根据系统预定执行的任务来确定②确定典型输入时要对实际情况做一些简化2. 计算误差方法P41；令)()()(s A s B s K s G γ=，当γ=0时为0型系统，K 用p K 表示，γ=1时为I 型系统，K 用v K 表示，γ=2时为II 型系统，K 用a K 表示，静态误差：3. 动态误差的频域解释（动态系数法的频率）当输入信号变化时，跟踪过程中的误差信号可以看作是由输入信号中的位置，速度，加速度等分量引起的，各项误差与相应的分量的比例系数就成为动态误差(P42)（为什么动态误差系数法计算误差时只进行有限项计算数就可以达到极高精度？）因为系统对输入的响应一段时间以后会趋于稳定，所以误差经一定时间后也趋于很小范围，也就是说误差主要体现在相应的初始阶段，所以动态误差系数法计算误差时可以计算有限项即可。
之后系统趋于稳定时，误差也很快趋于0，所以有限项运算也可以获得较高精度。
4. 第一个转折频率的物理意义（低频/高频的区分）答：当输入信号频谱的主要部分处于系统的低频段且低于第一个转折频率时，系统的特性就可以用低频模型来代替。
5：在控制系统设计时，为什么不是以标准信号作为系统的输入信号，而是以典型信号作为输入信号？答：因为系统工作输入的是工作信号，典型信号是对工作信号的一种近似，设计时，只有以典型信号作为输入信号，按照性能的要求设计系统的结构和参数，才能保证系统在工作时能符合性能和稳定性的要求，系统的误差和输入信号形式和系统结构都有关。
典型信号确定：根据该系统预定执行的任务，总是要对实际情况做一些简化6.求系统跟踪误差的方法卷积法动态误差系数法7.指令误差为什么有限项，误差计算，频域解释有限项：因为系统对输入的响应在一段时间后会趋于稳定，所以误差经过一段时间后也趋于很小范围，也就是说误差主要体现在响应的初始阶段，所以动态误差系数法计算误差时可以计算有限项即可，之后系统趋于稳定时，误差也会很快趋于零，所以有限项运算也可以获得较高精度所谓用稳态概念来计算，就是说可以将误差看作是由各阶导数引起的，由于只与前0.2秒信号有关，所以只考虑有限项，这就是动态误差系数法从频域上来说，当输入信号的频谱分布在低频段时，就可以用低频数学模型来代替实际系统，而动态误差系数就是这低频模型中的各次系数8.系统低频段设计特点系统低频段主要根据输入信号和干扰来确定，主要关注性能信号频度特点输入信号应该位于哪个频段根据实际任务三1. 噪声和干扰的区别（噪声的概念和意义）①干扰（如负载变化，电源波动，基座运动等）与有用信号分开，一般是可测量的或是能观测的，噪声与有用信号混杂，无法分离出来。
干扰可以抑制，但是噪声只能衰减。
②干扰一般作用在系统的中间环节，噪声一般是由于测量带来的，一般作用在系统的输出输入端。
③干扰和噪声都是随机信号。
噪声的概念：混在有用信号上的外加信号常称作“噪声”，噪声一般是由测量带来，作用于系统的输入端或输出端。
2. 时域（用什么函数）描述随机信号答：概率密度函数3. 信号之间相关关系答：平稳随机过程（统计特性不随时间变化，均值为常值，协方差函数仅与时间差相关），且均值为0时，相关函数就是均值为零的协方差函数。
相关函数表示了距离为τ的前后两瞬间的关联程度。
P574. 白噪声的相关函数，什么是白噪声（意义，对系统的影响）答：有些噪声信号，如电子设备的热噪声，其频谱是常值，且从零频率一直延伸到大大超出系统的带宽。
这样的噪声一般称白噪声。
一阶系统在白噪声通过的输出均方值与一个带宽为I T ππ=2/的理想滤波器相同，系统本身带宽为（1/T ）而I T ππ和2/可以用于计算系统的等效噪声带宽，设计系统时，力求获得最小的等效噪声带宽。
5. 均方误差（计算？）答：均方误差定义：P71，I π26.相关函数与谱密度是什么关系（不同）？答：关系：相关函数是谱密度的傅氏积分，谱密度是相关函数的傅氏变换，两者是一对傅氏变换，对应着时域和复频域。
不同：相关函数是零均值的平稳随机过程的均方差函数，谱密度是信号的标本函数x(t)，(t)τx 是其频谱，2(jw)21limT T X T ∞→为功率谱密度，它代表信号功率（能量）在频谱上的分布，二者是傅氏变换与反变换的关系。
7.带宽的大小对系统的跟踪误差、干扰误差、噪声误差有什么影响？ 答：①设计时，要保证系统带宽大于等于输入信号和干扰信号的频谱，从而保证精度，抑制干扰。
要保证系统带宽小于噪声所规定的性能界限，衰减噪声。
②贷款太窄，不能很好地复现输入，抑制干扰，跟踪误差，干扰误差大。
带宽太宽，会进入系统的不确定部分，噪声误差大。
③通常带宽和系统增益互相影响，互相制约。
当增益大时，跟踪误差、干扰误差减小，噪声误差增大。
8.相关函数，谱密度，均方误差的特点和关系都是描述随机信号的量相关函数是零均值的平稳随机过程的均方差函数，谱密度是信号的标本函数 相关函数是谱密度的傅氏积分，谱密度是相关函数的傅氏变换，两者是一对傅氏变换，对应着时域和复频域相关函数就是均值为零时的协方差函数，表征了一个零均值的平稳随机过程的统计特性四1. 不确定性的概念（噪声，干扰）答：不确定性指的是设计所用的数学模型与实际物理系统之间的差别。
其表示方法有两种：加性不确定性和乘性不确定性。
2. 控制系统设计准则（应优先保证什么条件）答：①名义系统应该是稳定的。
名义系统是对实际系统的建模描述，如实际系统(s)G ，其名义系统为(s)0G ，对此系统控制时，微分控制规律为(s)K ，则要求(s)(s)G 10K +必须是稳定的。
②低频段增益应高于跟踪误差和干扰抑制所要求的性能界限(w)ps 。
因为低频段主要体现跟踪误差，所以低频段增益必须保证足够大才能将系统跟踪误差等控制在要求范围内。
③系统高频段应低于不确定性所要求的界限函数。
不确定性是指实际系统与名义系统之间的差别，产生主要原因是参数不确定性和未建模动态性引起的，表示方法有加性不确定性。
G (s)(s)G (s)0∆+=G 和乘性不确定性[](s)L(s)1(s)0G G +=。
由名义系统与实际系统的差别，系统若穿越不确定性界限易因参数变化引起系统不稳定。
（应优先保证系统的稳定性，即优先保证名义系统稳定，又要是高频段低于不确定界，在此前提下才能尽可能提高性能。
）3. 0型系统的设计答：令控制对象为一阶，有11)(+=s T s G p ，对象带宽为p T /1，则系统带宽易取：p c T /3≈ω，然后取增益，增益满足静态误差要求即可（1/(1+p K )），有增益和带宽即可求出转折频率，最后再使用反馈校正，反馈加在执行机构上，传递函数为1)(+=s T sT s G o o o 取p o T T =即可。
4.加性/乘性不确定性不确定性指系统所用数学模型与实际物理系统之间的差别5.带宽的多种定义和意义带宽是在频率特性上定义的，它表示了一个系统跟踪输入正弦信号的最大频率 0型系统设计特点6.带宽带来的问题带宽太窄，不能很好的复现输入、抑制干扰、跟踪误差，干扰误差大，带宽太宽，会进入系统的不确定性部分，噪声误差大五伺服系统：是指输出跟随指令变化的系统。
（输出跟随输入，指标有跟踪速度，跟踪误差等。
调节方法就是校正，有微分，超前，迟后，反馈等形式） 例如位置跟踪系统，常见于机电系统。
伺服系统主要满足跟踪精度的要求。
又称随动系统、跟踪系统。
要求输出能复现输入，抑制干扰，衰减噪声。
一般要采取校正，在带宽和增益之间找这种点，在保证稳定性的前提下，尽量满足性能指标。
伺服系统又称随动系统，一般指位置跟踪系统伺服系统又称随动系统，是一种能实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系统。
1. 基本I 型和改进I 型的区别答：基本I 型是在整个频带上只有一个转折点，而改进I 型频率特性由三段构成，-20，,-40，-20。
二者Bode 图：改进I 型系统和基本I 型比较而言，有两种优点：①在保证相等带宽情况下可获得极大低频段增益，抑制低频段误差等。
②在相同增益（特别是低频段）时，改进I 型能有更低的带宽，可以降低噪声误差，也可以获得更好的鲁棒性。
所以，进行I 型审计时，可以优先保证低频段增益和不确定性界限在输入信号频带之间，即以-40dB/dec 下降。
在一个较合适的位置在满足系统稳定性能指标下，任取一个满足设计要求的以-20dB/dec 穿越0分贝线即可。
2. II 型系统的应用场合（设计准则）答：II 型系统一般用于重型设备，如远程的高炮、大型天线等。
这是因为这些设备比较笨重，其传动往往需要一套比较复杂的装置。