浅谈电气传动自动控制原理与设计
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浅谈电气传动自动控制原理与设计
作者：姚宇
来源：《科学大众》2019年第08期
摘; ;要：文章主要介紹了电气传动自动控制原理及设计，具体分析电气传动自动化技术在工程领域的具体运用，并将控制驱动、电器器件和保护部件等集中在一体，为机电一体化发展创造广阔空间。随着电气自动化技术和其他学科的相互渗透，极大程度丰富了相关理论，为工程领域发展提供依据。
关键词：电气传动自动化;控制原理;设计分析
自动化的生产模式已在社会各个领域得到广泛运用，其中电气传动是提供自动化程度的重要技术，将其运用到生产实践中，能提高生产质量及效率，突出电气自动化技术运用优势。尤其人工智能和机电一体化的出现，对电气自动化控制提出了更高要求，应不断优化控制系统来满足社会生产需要。
1; ; 电气传动自动化控制原理
电气传动自动控制系统是由电子机械构成的一个集成系统。电动机为基础组成部分，如果系统中的电源是变压、变流、变频的，应安装电子变换设施来控制，如果采用恒压电源，在控制装置选择上应优先运用电子接触器、电磁接触器为基础的控制单元，为自动控制系统稳定运行提供电能保障。在电子变换装置作用下，能完成能源和发动机之间的有效传递。电子机械制造中加大了电气传动自动控制技术的使用。由于电子机械自身结构、机构之间的有机结合，机电融合情况下，可能设置多个传动部件，需要利用电控系统将全部零部件集成在一起。这就需要运用电气传动自动控制技术，在微处理器或微型计算机的载体作用下，运行需要的编程控制器，对电气机械运行过程进行监控。电气传动自动控制系统是电子机械的核心，能实现机械运行操作、后期维护的自动化。随着工程领域不断发展，电子机械制造中电气传动自动化技术运用比重明显提高，能在电子和机械相融合背景下制造新产品。
2; ; 电气传动自动化控制设计分析
为了充分发挥电气传动自动化控制系统运行功能，应采取相应的设计优化策略，使自动控制系统在电子机械制造领域取得较好应用效果。
2.1; 最平幅频系统的设计
电气传动自动控制系统主要体现出节能、加强电气传动性能的优点，在幅频系统设计上，应以保障系统运行稳定性为目的，适当增加中段频率来增强设计效果。在对比系统性能和各项
电伴热工程方案介绍
设计方案
1、采用标准 2、设备主要技术要求 3、设计依据 4、设计选型 5、管道电伴热保温设计 6、主要部件技术要求 7、电伴热保温材料 8、安装工艺 9、电伴热原理及产品阻燃性能 10、质量保证 11、工程材料表 12、售后服务承诺
1.采用标准 电伴热管道防冻技术是一种国外应用多年，在我国逐渐普及的成熟的水管道保温防冻施工工艺。其原理：管道伴热是将自控温发热电缆贴附在管道外侧通电发热，将热量传导给管道内液体，配合管道外保温层，补偿并保持管道内液体温度到达设计温度水平。 自控温发热电缆的芯带原料是具有正温度系数效应的PTC高分子导电聚合物，其特性是能根据环境温度自我调节发热功率（即温度越高功率越低），能够主动适应伴热主体的温度变化，保持伴热主体稳定地维持在设计温度，并且不会发生过热、烧毁等安全事故。 2.设备主要技术要求 海拔高度：≤1000米。 应用环境温度：-45℃～+105℃ 要求管道流体维持温度为4℃≤T ≤10℃，启动温度5℃，停止温度10℃； 3.设计依据 1、《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264-97） 2、《工业设备及管道绝热工程施工及验收标准》（GBJ126） 3、《电气装置安装工程施工及验收规范》GB50254-96 4、《管道和设备保温、防结露及电伴热》03S401
5、《伴热设备安装》03D705-1 6、《建筑消防设施设计规范》 7、《安全防范工程规范》 8、《消防安全设计规范》 9、《GB-T 19518.2-2004 爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器第2部分设计、安装和维护指南》 4.设计选型： 备注：本次设计采用20W/M电伴热带，具体参数如下。 （1）设计标准及规范 1.项目水平面及立面图 2.管道和设备保温防结露及电伴热设计图集03S401（91-122页） 3.建筑设计防火规范GB 50016-2006 4.GB-T 19518.2-2004 爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器第2部分设计、安装和维护指南。 （2）、电伴热带选型及技术参数 1、管道现场每根管道长度为在100米以内，电伴热带原设计使用长度限制（最大为100米），伴热系统电源点采用就近原则，提供一种电伴热带供参考低温自控温发热电缆:DBR-RZ-JZ-20W-220V. 2、电伴热带回路使用电压为220V±10% 3、电伴热带技术参数：
自动控制原理作业答案
作业一： 第一章 1-2【P7】 (1)在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系 统。 (2)由偏差产生控制作用。 (3)控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控制量尽量接近期望 值。 1-3【P8】 1-7 优点缺点 开环控制系统结构简单、造价低控制精度低、适应性不强闭环控制系统适应性强、控制精度高结构复杂、稳定性有时难 保证 补充1：自动控制系统有什么基本要求？【P14】 1-8 开( 2-1. （a）
1121 1112211 i o o R i i dt C u R i u i i i R i idt u C ?=?? -=?? +=??+=?? ??L L L L L L L L ① ② ③④ 化简得： 212121 211212121211 ()(1)i o i i o o du du R C R C R C u u dt R C u u dt dt R C R C dt R C R C +++=++++?? 2-1(d)
2-2 (a) 011020()()i i i d x x x f k x x f kx dt dt -+-=+ 化简 01212011()()i i dx dx f f k k x f k x dt dt +++=+ （b ） 处于静止时刻（平衡的时候），质量块m 的重力mg 已经被弹簧跟阻尼器所平 衡掉，所以列方程的时候不应该出现重力mg 。 以质量块m 为研究对象，由牛顿第二定律得： 22()()()d y t dz t m kz t f dt dt =--L L L ① 结合： ()()()z t y t x t =-L L L ② 消去()y t 得：
自动控制原理课程设计报告
《自动控制原理》 课程设计报告 姓名：高陆及__________ 学号： 1345533107______ 班级： 13电气 1班______ 专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院
江苏科技大学（张家港） 2015年9月
目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、具体要求 (4) 四、设计原理概述 (4) 4.1校正方式的选择 (4) 4.2集中串联校正简述 (5) 4.2.1串联超前校正 (5) 4.2.2串联滞后校正 (5) 4.2.3串联滞后-超前校正 (5) 4.2.4串联校正装置的一般性设计步骤 (5) 五、设计方案及分析 (6) 5.1高阶系统的频域分析 (6) 5.1.1 原系统的频率响应特性及阶跃响应 (7) 5.1.2使用Simulink观察系统性能 (9) 5.1.3 搭建模拟实际电路 (10) 5.1.4 对原系统的性能分析 (12) 5.2校正方案确定与校正结果分析 (13) 5.2.1 采用串联超前网络进行系统校正 (13) 5.2.3 采用串联滞后—超前网络系统进行校正 (18) 5.2.4 使用EWB搭建校正后模拟实际电路 (23) 六、总结 (26)
一、设计目的 1.通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理 2.通过课程设计掌握滞后—超前校正作用与原理 3.通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义 二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为) 1025.0)(11.0()(++= s s s K s G ， 设计滞后-超前串联校正装置，使系统满足下列性能指标： 1、开环增益100K ≥
自动控制原理课程设计
审定成绩： 自动控制原理课程设计报告 题目：单位负反馈系统设计校正 学生姓名姚海军班级0902 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500070 指导老师杜健嵘 设计时间2011-12-10
目录一设计任务 二设计要求 三设计原理 四设计方法步骤及设计校正构图五课程设计总结 六参考文献
一、 设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能： (1) 相角裕度0 45 ≥γ ； (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e ； (3) 系统的剪切频率s /rad 3＜c ω。 二、设计要求 （1） 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前 校正）； （2） 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装 置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）； （3） 用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； （4） 校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计原理 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
自动控制原理作业参考答案(第五章
5.1 （1）)(20)(20)(20)(12)(t r t r t c t c t c +=++ （2）21)10)(2()1(20)(s s s s s C ?+++= = s s s s 4 .0110275.02125.02+++-++- 所以 c(t)=4.0275.0125.0102++----t e e t t c(0)=0;c(∞)=∞; （3）单位斜坡响应，则r(t)=t 所以t t c t c t c 2020)(20)(12)(+=++ ，解微分方程加初始条件 解的： 4.04.02)(102++-+=--t e e t c t t c(0)=2, c(∞)=∞; 5.2 (1)t t e e t x 35.06.06.3)(---= (2)t e t x 2)(-= (3) t w n n n t w n n n n n n n e w b w a e w b w a t x )1(22)1(22221 2)1(1 2)1()(----+----+-+ -+----= ξξωξξωξξξωξξξω(4)t a A t a Aa e a a b t x at ωωωωωωωcos sin )()(2 22222+-++++=- 5.3 (1)y(kT)=)4(16 19 )3(45)2(T t T t T t -+-+-δδδ+…… (2) 由y(-2T)=y(-T)=0;可求得y(0)=0,y(T)=1; 则差分方程可改写为y[kT]-y[(k-1)T]+0.5y[(k-2) T]=0;,k=2,3,4…. 则有0))0()()((5.0))()(()(121=++++----y T y z z Y z T y z Y z z Y 2 11 5.015.01)(---+--=z z z z Y =.....125.025.025.05.015431----++++z z z 则y *(t)=0+)5(25.0)4(25.0)3(5.0)2()(T t T t T t T t T t -+-+-+-+-δδδδδ+… (3)y(kT)=k k k k k T T k T T )1(4 )1(4)1(4)1(4++---- 5.4
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
电伴热设计初探
电伴热设计初探 摘要：本文对电伴热在化学工艺中的初次设计、安装和运行进行了小结以供有关人员借鉴和参考。 1、前言 化学工艺中，有许多地方需要进行防冻。如：浓碱、浓磷酸盐溶液在常温条件下就会结晶；在冬季，室外的取样管道、加药管道和水管道在气温低于零度时也会发生冻结；衬胶管道和设备在低于零度时会发生衬胶层龟裂而破坏等。这一切都需要采用加热防冻工艺。 近期出现的“自限温电伴热带”产品是一种很好的用于防冻的加热产品。但是，从工艺上来看，此技术是介于化学和电气之间的。这里，仅将我们经历的设计、运行以及在现场使用中发现的问题介绍给大家，以供有关人员参考和改进，而起到抛砖引玉的作用。 2、“自限温电伴热带”的产品特点 自限温电伴热带的外表很象300Ω的电视机天线馈线，扁扁的。但是，两条金属导线之间的材料可不是一般的塑料，是很特殊的，其性能很象热敏电阻材料。当此电伴热带本身的温度低时（如10℃），则电阻小，电流大，发热量也大（常用的一种约15W/m，另一种约35W/m，也有其它品种的）。当温度上升到85℃时（这是防冻常用的一种），则其材料的电阻急剧上升，电流下降到十几毫安，达到几乎无电力消耗效果。这样一来，不需要另加自动控制，它自身就能根据温度的高低来自动调节发热量的功率大小，从而达到自限温的效果。 我们将它使用在防冻的设备或管道上时，当温度低到10℃及以下时，自限温电伴热带则有大电流通过，加热管道。当电伴热带温度因加热而上升时，则“自限温电伴热带”的电流就下降使加热功率也下降，从而达到一定的平衡值。这样一来就达到了既防冻又安全不过热的效果。 3、使用范围 ●浓烧碱溶液（如40～50％）在温度低于15℃时防止溶液结晶。 ●浓磷酸盐溶液（近饱和，约10％）的常温下防止结晶。 ●水管道和/或设备（包括各种水管道、加药管道、取样管道以及其它的 化学低浓度溶液管道）的冬季防冻。 ●衬胶设备和/或管道防冬季发生龟裂而永远损坏。 ●储存离子交换树脂的设备防冻。
自动控制原理作业答案1-7(考试重点)演示教学
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水
流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。
自动控制设计(自动控制原理课程设计)
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
电伴热电源设计要求
电伴热系统电源设计的要求 2013-10-14 来源：浏览：657 电伴热系统电源设计的要求 电源设计是电伴热工程同样需要考虑的问题，主要考虑的有供电电缆，配电箱等。所有单根电伴热都需要安装断路器。一般分路断路器有30MA的漏电保护，如果采用自限温电热带需考虑启动电流，保证不超过70%的CB（电路断路器）额定功率。电伴热供电电源需要设立独立的供电系统，例如：配电箱。主要包括有：一套主绝缘体、动力配电盘、开关、继电器、温控器、控制开关、指示灯、终端接线盒、接地总线以及所有动力和控制线路，对于维修和试验用的单独加热电路，应提供控制开关。具体要求如下： 1、所有电路断路器应安装人工复位器、常态关闭、备用触点只有在电路断路器断开时才打开。 2. 用于工艺管线要求保持温度控制及电路防冻保护的电路应安装在同一个配电盘的两 部分。防冻保护电路应由在每个配电盘上单独的控制器进行控制。 3. 所有电路断路器的启动和超温报警引起的连接均用线连接起来，以提供两种独立的遥控报警功能。（失效和温度控制）报警连接应用线连接到一个共同的终端装置，并提供外部报警的连接头。 4 终端接线盒为终端电源，控制及仪表电线进入每个控制配电盘。终端接线盒应安装导轨，带管状的旋压板接线头，定型标准生产。 5. 动力配电盘应提供型号目录，所有断路器应单独用铭牌进行确定以表示其电路号码。断路器铭牌应用背胶黏附到配电盘上，主铭牌置于每个控制盘前部，其上应表示盘号及说明。主铭牌上的铭文至少要12mm高的字母。 6、电伴热电路对于设备预伴热和预保温，如冲洗、安全喷淋器、仪表管等应通电并从防冻保护控制盘控制。 7、. 当定断路器和导线大小时采用在冷启动时电伴热的最大输出功率时的电流，对于在配电盘表上连续的负载采用持续的加热功率。
自动控制原理课后习题答案
. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度
自动控制原理课程设计报告
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
自动控制原理课程设计
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
电伴热施工方案(全)
电伴热施工方案.
目录 第1章工程概况 (3) 第2章编制说明 (3) 2.1编制目的 (3) 2.2适用范围 (3) 2.3编制依据 (3) 2.3.1 国家施工规范、规程、标准及建筑安装工程施工及验收规范 (3) 2.3.2 设计图纸 (4) SEI设计单位PP2装置仪表工程图纸 (4) SEI设计单位关于PP2装置仪表工程的设计变更 (4) 设备厂家图纸及说明书 (4) 2.3.3 相关文件 (4) 本工程相关施工合同 (4) 本工程《施工组织总设计》及《仪表专业施工组织设计》 (4) 相关技术协议 (4) 强制条文及质量通病防控条文关于仪表专业部分 (4) 仪表检试验计划第二版 (4) 第3章主要施工工程量 (4) 第4章施工工机具 (4) 4.1 工机具计划 (4) 4.2人员计划 (5) 第5章施工方法及技术要求 (5) 1.供汽与回水系统安装 (6) 2.蒸汽、热水伴热 (7) 第6章质量保证措施 (8) 第7章安全保证措施 (9) 第8章安装记录和质量检查记录 (10) 第9章工作危害性分析（JHA） (11) .
第1章工程概况 陕西石油靖边能源化工项目30万吨／年聚丙烯（二线）装置主要由现场装置变电所、现场机柜室、挤压造粒厂房、聚合框架、掺混料仓、街区、化学品库、废水池等单项装置组成。 仪表部分施工主要是：各类仪表（压力仪表、温度仪表、液位仪表、流量仪表、分析仪表、仪表阀门）安装、电缆配管安装、电缆桥架安装、电缆敷设、仪表管路安装（气源管、导压管、取样管、仪表管管配件等）、回路检测（单表调试、仪表管路吹扫和试压）、机柜室仪表盘柜安装等。 第2章编制说明 2.1编制目的 本方案为陕西石油靖边能源化工项目PP2装置仪表安装工程而编制，以明确技术要求和施工方案，指导施工，保证施工质量。 2.2适用范围 本方案适用于陕西石油靖边能源化工项目PP2装置施工范围内的仪表专业安装工程，参加仪表安装工程的施工人员应遵照执行。 2.3编制依据2. 3.1 国家施工规范、规程、标准及建筑安装工程施工及验收规范自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002） 石油化工仪表工程施工技术规程（SH/T3521-2007） .
自动控制原理习题及答案
第一章 习题答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定 电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
自动控制原理课程设计方案
名称：《自动控制原理》课程设计 题目：基于自动控制原理的性能分析设计与校 正 院系：建筑环境与能源工程系 班级： 学生姓名： 指导教师： 目录 一、课程设计的目的与要求------------------------------3 二、设计内容 2.1控制系统的数学建模----------------------------4 2.2控制系统的时域分析----------------------------6 2.3控制系统的根轨迹分析--------------------------8 2.4控制系统的频域分析---------------------------10
-------------------------------12 控制系统的校正2.5． 三、课程设计总结------------------------------------17 四、参考文献----------------------------------------18 一、课程设计的目的与要求 本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。 设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB成为学生的基本技能，熟悉MATLAB这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求： 2 / 17 1.能用MATLAB软件分析复杂和实际的控制系统。 2.能用MATLAB软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。
自动控制原理课程设计
金陵科技学院课程设计目录 目录 绪论 (1) 一课程设计的目的及题目 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2课程设计的题目 (2) 二课程设计的任务及要求 (3) 2.1课程设计的任务 (3) 2.2课程设计的要求 (3) 三校正函数的设计 (4) 3.1理论知识 (4) 3.2设计部分 (5) 四传递函数特征根的计算 (10) 4.1校正前系统的传递函数的特征根....... 错误！未定义书签。 4.2校正后系统的传递函数的特征根....... 错误！未定义书签。五系统动态性能的分析.. (13) 5.1校正前系统的动态性能分析 (13) 5.2校正后系统的动态性能分析 (15) 六系统的根轨迹分析 (19) 6.1校正前系统的根轨迹分析 (19) 6.2校正后系统的根轨迹分析 (21) 七系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图 (244) 八系统的对数幅频特性及对数相频特性 (24) 8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 (25) 8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性错误！未定义书签。总结 (267) 参考文献................................ 错误！未定义书签。
绪论 在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。 常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID（比例-积分-微分）调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
电伴热设计说明
1.电伴热设计说明 1.1 电伴热适用范围:适用于工业与民用建筑等行业众多场合,金属管道及设备工艺装置的保温和防冻。 1.2 由于电伴热工程目前暂无国家(或行业)规范(程)和产品标准可遵循，所以安装和调试应在供货方的指导下或严格遵循本手册及有关国家标准、图集和有关安全规范进行。 1.3 电伴热的设计和安装要求： 由于电伴热的电热带是安装在绝热层和管道(或设备)外壁之间，利用电热来补充输贮过程中所散失的热量，以维持在一定的温度范围内，达到保温和防冻的目的。所以电伴热仍需有绝热层、防潮层和保护层。绝热层的材质、厚度和结构的选择应先按保温和防结露要求的绝热层厚度计算和选择电热带功率，当功率过大时，再增加绝热层厚度。用于保温为目的的绝热设防潮层。只有在确保夏季管道、设备表面不结露的情况下才可不设防潮层。保护层的设置要求与非电伴热保护层的设置要求相同。 1.4 电热带分自控温和恒功率两种。 （1）自控温电热带是由导电聚合物和两条平行金属导线及绝缘层构成。其特点是导电聚合物具有很高的电阻正温度系数特性，且相互并联；能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度。可以任意截短或在一定范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温度点及烧坏之虑。一般情况下，可不配温度控制器，仅在温度控制精度要求很高场合才配温控器。温控器的选择和安装要求与恒功率电热带相同。自控温电热带分屏蔽型和加强型。腐蚀区应采用加强型。在保温层内金属管道上放热量曲线见电伴热编制说明(一)；电热带规格及技术特性见科华产品样本；电器保护开关的选用见电伴热编制说明（二）。 （2）恒功率电热带是以金属电阻丝或专用碳纤维束串联或并联与导电线芯及绝缘材料结合而制成，由于其输出功率恒定，温度积累必须采取通断电控温，因此使用时必须配置温控器，不允许交叉、重叠及任意接长、剪断使用，否则会出现过热、过载、燃烧等恶性事故，因此恒功率电热带常用于非重要(非防爆)场合，功率需要较大、温度较高的加热场合。 ● 2.电伴热设计 2.1散热量计算 散热量计算有两种方法：一是查表法；二是按公式直接计算法。 （1）查表法 首先根据需要伴热的维持温度(T0)和环境最低气温（Ta）计算温差：
(完整版)自动控制原理课后习题及答案
第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt +=
金陵科技学院自动控制原理课程设计
绪论 (1) 一课程设计的目的及题目 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2课程设计的题目 (2) 二课程设计的任务及要求 (3) 2.1课程设计的任务 (3) 2.2课程设计的要求 (3) 三校正函数的设计 (4) 3.1理论知识 (4) 3.2设计部分 (5) 四传递函数特征根的计算 (8) 4.1校正前系统的传递函数的特征根 (8) 4.2校正后系统的传递函数的特征根 (10) 五系统动态性能的分析 (11) 5.1校正前系统的动态性能分析 (11) 5.2校正后系统的动态性能分析 (15) 六系统的根轨迹分析 (19) 6.1校正前系统的根轨迹分析 (19) 6.2校正后系统的根轨迹分析 (21) 七系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图......... 错误!未定义书签。4 八系统的对数幅频特性及对数相频特性...... 错误!未定义书签。 8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 (25) 8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性 (27) 总结................................... 错误!未定义书签。8 参考文献................................ 错误!未定义书签。
在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。 常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID（比例-积分-微分）调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。
电伴热设计.doc
电伴热设计 电伴热是利用电伴热产品所产生的热量来补偿需伴热的管道、容器、罐体等工艺装置所散耗的热量，以维持其相应的介质温度来满足工艺要求。所以正确计算出管道、容器、罐体等工艺装置的热耗散量，对伴热所需的介质温度是至关重要的。为此在计算热耗散量前，必须先找出有关的几个重要参数：如T A（管道、容器、罐体等介质维持温度）。T B（当地最低环境温度）、d（管道的外径）、do（管道内径）、S（容器或罐体表面积）δ（保温层厚度）。另外还需知道保温材料的名称和敷设环境（室内或室外、地面或埋地）。当知道了这些参数，再借助于有关的计算方式和表就能进行具体计算，从而得到所需的散热量。 管道及附件耗散热量的计算 确定管道的热耗散量 首先应知道管道的口径、保温层材料及厚度和所需维持温度之差△T，查管道散热量表，（乘以适当的保温系数），就能得到单位长管道的散热量，如果管子在室内则再乘以0.9。如果伴热的是塑料管道，因为塑料的导热性远低于碳钢（0.12:25），故可用0.6-0.7的系数对正常散热量加以修正。 例1：某厂有一管线，管径为1/2"，保温材料是硅酸钙，厚度10mm，管道中流体为水，水温需保持10℃，冬季最低气温是-25℃，环境无腐蚀性，周围供电条件380V、220V均有，求管道每米热损失？ 步骤一：△T = T A - T B =10℃-（-25℃）=35℃ 步骤二：查管道散热量表，管径1/2"。10mm保温层。 当△T =30℃热损失为11.0w/m，当△T =40℃热损失为14.9w/m，△T =35℃时，每米损失可采用中间插入法求得（因表中无Q B值）。
Q B=11.0w/m+（14.9w/m - 11.0w/m）[（35-30）÷（40-30）]=12.95w/m 步骤三：保温层采用硅酸钙，查保温材料修正数表乘以保温系数f及综合系数1.4 Qr=1.4Q B×f=1.4×12.95w/m×1.50=27.195w 答案：管道每米损失热量27.195W 保温材料修正数表 确定管道阀体的散热量 闸阀散热量通常是相联口径管道每米热损失的1.22倍；如果是球阀，则可用0.7乘以闸阀热耗量，如果蝶型阀（节流阀），则乘以0.5；如果是浮式球阀，则乘以0.6。 确定所需的电伴热带长度 从产品规格中可知电伴热带的工作电压，功率值。如算出单位长度热损失大于电伴热带单位长度的发热额定值，则可用以下方法来弥补： ●采用两条或更多条的平等电伴热带。 ●采用卷绕法（如果用此法，则要先求出热损失对电伴热带发热功率的比值。如在2"管道上热损失是24w/m，而电伴热带功率20w/m，则比值=24/20是1.2倍，查电伴热带跨