自动控制课程设计

工程学院

课程设计说明书

题目铣床切削深度

课程名称自动控制原理

院（系、部、中心）电力工程学院专业建筑电气及其智能化

班级建筑电气111

学生姓名

学号

设计时间2013.12.16-2013.12.27设计地点工程实践中心8-317

指导教师先允朱建忠

2013 年12月南京

目录

任务书 (3)

摘要 (7)

引言 (7)

一、铣床切削深度数学模型

1.1 数学模型建立 (8)

1.2 系统Matlab仿真模型建立 (8)

1.3 系统性能分析 (9)

二、控制器设计

2.1 SISO原理 (10)

2.2 系统期望值校正 (10)

2.3 零极点调整 (11)

2.4 讨论 (12)

2.5 总结 (13)

三、仿真验证

3.1 系统仿真模型建立 (13)

3.2 验证结果 (14)

3.3 控制效果分析 (15)

四、结语 (15)

参考文献 (16)

附录：硬件调试部分 (17)

工程学院

课程设计任务书

课程名称自动控制原理

院（系、部、中心）电力工程学院

专业

班级

姓名

学号

起止日期

指导教师

5．课程设计进度安排

起止日期工作容

2009年12月14 日－12月15日

12月16日－12 月17日

12月18日－12月19 日

12月21日－12月22日

12月23日－12月25 日认识系统构成和原理分析

数学建模

控制策略研究和仿真

实物接线和调试

撰写设计说明书、设计计算书及资料整理撰写设计说明书、设计计算书及资料整理

6．成绩考核办法

1、考核方法：平时表现，设计成果，答辩表现。

2、成绩评定：平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%。

教研室审查意见：

教研室主任签字：

年月日

院（系、部、中心）意见：

主管领导签字：

年月日

铣床切削深度控制

摘要：

铣床切削深度控制系统本身是一个稳定的系统，但为了使其工作更加精确必须研究其各项指标来达到实际工作中的无误差。首先根据题目给出的控制对象的传递函数用Matlab进行仿真，能清楚地分析其各项指标，然后用SISO系统中的串联校正使系统达到各项指标，最后用Simulink仿真进行验证。

关键词：铣床切削；指标；Matlab；SISO；校正

The Milling Depth Control

Abstract:

The milling depth control system is a stable system, but in order to make it work more accurately is necessary to study the various indicators to achieve the practical work of theerror free. Firstly, according to the transfer function of thecontrolled object given by Matlab simulation, analysis ofthe indicators clearly, and then use the SISO system in theseries correction to achieve the various indicators, finally using Simulink simulation.

Keywords: milling; index; Matlab; SISO; correction

引言

小巧且廉价的传感器正广泛用于加工制造业，一个铣床工作台上安装一个新型AE(声发射）传感器，能从声发射信号中获取有关切削过程的信息（即切削深度）。声发射信号是一种低振幅、高频率的应力波，源于在连续介质上快速释放应变能而产生。希望对这种小型传感器的控制研究能加深对控制理论的理解，为后面学习奠定基础。

本论文采用串联超前校正和配置零极点方法对铣床切削深度进行控制，其主要工作如下：

1、查找资料得到铣床切削深度控制对象的传递函数并确定其各项指标

2、通过Matlab仿真求出其原先传递函数图形，来分析原先的系统的性能指标的不足之处

3、通过SISO系统对传递函数进行串联校正，选取合适的零极点并通过图形分析达到要求指标是的时刻

4、通过Simulink仿真验证你的结果

一、铣床切削深度数学模型

1.1 数学模型建立

图1.1铣床切削深度控制系统

反馈系统的简化方框图如图1.1所示，参考输入为期望切削深度r （t ），被控制量是实际切削深度y （t ）。由于声发射信号对工件材料、刀具几何形状、刀具磨损以及切削参数较敏感故切削深度的测量的测量中带有噪声，图中用N （s ）表示测量噪声。另外，外部扰动信号对切削刀具（如转动速度的波动）的不利影响，用D （s ）表示。铣床切削深度的控制对象的传递函数为)

4)(1()(++=

s s s K

s G 。

该模型描述了刀具装置以及AE 传感器的动力学特性。控制信号作用在其输入端，用于驱动机电装置，改变施加在刀具上的压力，进而改变刀具的切削深度。 控制器设计要求系统满足下列性能指标： 超调量为%25%=σ; 稳态误差%14≤ss e ； 调节时间不超过)02.0(5±=∆=s t s 。 1.2 系统Matlab 仿真模型建立 在主窗口中输入以下程序： >> num=1 >> den=[1,5,4,0] >> GO=tf(num,den) >> sisotool(GO)