2023年春自動(dòng)控制系統(tǒng)課設(shè)題目

僅供個(gè)人參考僅供個(gè)人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途自動(dòng)把握系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目件產(chǎn)生電壓差并通過放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽能帆板對準(zhǔn)光源，如圖示，其中，電機(jī)電Ra=1.75La=2.83mH，電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢Uv=Kv*W，Kv=0.093，w為轉(zhuǎn)子角速度；電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁力矩為T=Kt*I，Kt=0.09；電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=30e-6TL=B*wB=0.005。要示：1) Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse2)分析系統(tǒng)工作過程，建立數(shù)學(xué)模型，并畫出構(gòu)造圖。所用公式：TTe L

dwJdtUEIRLadIdt0.55%，設(shè)計(jì)校正系統(tǒng)下面為單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖其中，A為放大器，GT為觸發(fā)裝置，UPE為晶閘管三相橋式整流裝置，M為被控的直流電動(dòng)機(jī)，TG為測速發(fā)電機(jī)，Un*為給定電壓信號，Un為反響信號，Uc為把握信號，Ud為電動(dòng)機(jī)電樞電壓，Id為電樞電流，n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。，放大器AKa=21，GTUPE總的傳遞函數(shù)為G1

(s) 44 ，電0.0167s1動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)為G2Ktg=0.02。

(s 5.19 0.001275s20.075s120%，調(diào)整時(shí)間小1S。磁盤驅(qū)動(dòng)器必需保證磁頭的準(zhǔn)確位置，并減小參數(shù)變化和外部振動(dòng)對磁頭定位造成的影響。的參數(shù)變化等。以以下圖為磁盤驅(qū)動(dòng)器示意圖和磁頭把握系統(tǒng)框圖：被把握對象〔電機(jī)和驅(qū)動(dòng)臂〕的傳遞函數(shù)為G(s) 5000 ，傳感器傳遞s(s20)(s1000)函數(shù)。要求：設(shè)計(jì)把握器，使系統(tǒng)穩(wěn)定，并滿足調(diào)整時(shí)間小于，超調(diào)量小10%?；鹦锹诬囖D(zhuǎn)向把握：199774日，以太陽能為動(dòng)力的“逗留者”號火星漫游車在火星上著陸，全車重10.4KG，可由地球上發(fā)出的路徑把握信號實(shí)施遙控。車上的兩組車輪以不同的速度運(yùn)行，以便實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的轉(zhuǎn)向。上圖為火星漫游車轉(zhuǎn)向把握系統(tǒng)框圖，G〔s〕為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)與漫游車的傳遞函數(shù)，為KG(s)

s(s

1 ，反響H(s)=1K1的值，在確保2)(s 5)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件事，使系統(tǒng)對斜坡輸入的穩(wěn)態(tài)誤差小于或等于輸入指令幅度的24%。一種承受電磁力驅(qū)動(dòng)的磁懸浮列車的構(gòu)造如下：480km/h400之間保持0.635cm的氣隙。設(shè)車體與懸浮線圈的傳遞函數(shù)為G(s) s4 ，系統(tǒng)為單位(s2)2負(fù)反響，試設(shè)計(jì)校正裝置〔系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能較好〔氣隙為被控變量〕y軸雕刻機(jī)把握系統(tǒng)如圖：z軸X軸其xy軸和z軸方向驅(qū)動(dòng)雕刻針。雕刻機(jī)x軸方向位置把握系統(tǒng)中，其電機(jī)、螺桿、雕刻針支撐桿整體的傳遞函數(shù)為G(s) 1 ，單位負(fù)反響。設(shè)計(jì)把握器，要求：系統(tǒng)相s(s1)(s2)4025%15s。察車，其傳遞函數(shù)為G(s) 1 ，反響為單位負(fù)反響。設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)的調(diào)s22s45s45%15%。轉(zhuǎn)子繞線機(jī)把握系統(tǒng)：繞線機(jī)用直流電機(jī)來纏繞銅線，能快速準(zhǔn)確地繞線，并使線圈連貫。承受自動(dòng)繞線后，操作遞函數(shù)為G(s) 1 ，設(shè)計(jì)把握器，要求：系統(tǒng)對斜坡輸入響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差小s(s5)(s10)10%10%3s左右。已經(jīng)汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中有一個(gè)單位負(fù)反響子系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為，設(shè)計(jì)校正裝置，使2s10%。MANUTEC機(jī)器人具有很大的慣性和較長的手臂：其機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性可以表示為：G(s) 250 系統(tǒng)為單位負(fù)反響，s(s2)(s40)(s45)要求設(shè)計(jì)把握器，滿足系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于20%，上升時(shí)間小于0.5s，調(diào)整時(shí)間小于s〔誤差帶%，靜態(tài)速度誤差系統(tǒng)大于等于0。個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)的反響把握系統(tǒng)為單位反響把握系統(tǒng)，被控對象為機(jī)械臂，其傳遞函數(shù)為G(s) 4 ，要求設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)超前-滯后校正網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)在單位斜坡輸入時(shí)的穩(wěn)s(s0.5)態(tài)誤差小于0.0125，單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于25%，調(diào)整時(shí)間小于3s。反響系統(tǒng)，被控對象為機(jī)械臂，其傳遞函數(shù)為：G(s) 1 ，試設(shè)計(jì)PID調(diào)整(s1)(0.5s1)器使系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，超調(diào)量不大于，調(diào)整時(shí)間小于〔誤差帶%。大型天線可以用來接收衛(wèi)星信號，為了能跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，必需保證天線的準(zhǔn)確定向。天線指向把握系統(tǒng)承受電樞把握的電機(jī)驅(qū)動(dòng)天線，電機(jī)和天線的傳遞函數(shù)為G(s) 10 1%，階s(s5)(s10)5%2s。:KG(s)

s(T1

s1)(T2

s1)其中：T1=0.1s，T2=0.025s。設(shè)計(jì)遲后-超前校正裝置。使校正后的系統(tǒng)具有如下性能指標(biāo)：開環(huán)增益K≥100超調(diào)量σp≤30%ts≤0.5秒G

(s) k ，試設(shè)計(jì)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)G0 s(s1)(0.5s1) c

(s要求校正后，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù)Kv=5秒-1400。軌跡圖。Gc

的傳遞函數(shù)，仿真出校正網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)頻率特性曲線圖統(tǒng)的根軌跡圖。③當(dāng)輸入r(t)＝1〔t〕時(shí)，仿真出校正前、后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線h(t)。分析校正前后的單位階躍響應(yīng)曲線，得出結(jié)果分析結(jié)論。設(shè)單位反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：KG(s)0 1)(0.01s1)試設(shè)計(jì)一校正裝置，使系統(tǒng)期望特性滿足如下指標(biāo)：靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv

≥250/s；截止頻率≥30rad/s；c相角裕度45。軌跡圖。Gc

(s)的傳遞函數(shù)，仿真出校正網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)頻率特性曲線圖統(tǒng)的根軌跡圖。③當(dāng)輸入r(t)＝1〔t〕時(shí)，仿真出校正前、后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線h(t)。分析校正前后的單位階躍響應(yīng)曲線，得出結(jié)果分析結(jié)論。個(gè)激光導(dǎo)引系統(tǒng)以保持鉆機(jī)的直線方向鉆機(jī)的傳遞函數(shù)為G(s) 1 ,設(shè)計(jì)PIDs(s1)校正裝置，要求系統(tǒng)穩(wěn)定，且滿足階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于5%，調(diào)整時(shí)間小于1s，上升時(shí)間0.5s。0設(shè)計(jì)校正裝置G〔，要求：相位裕度大于0度，剪切頻率小于，階躍響應(yīng)超調(diào)量小于010%0.8s。電動(dòng)車把握系統(tǒng)：某電動(dòng)車把握系統(tǒng)如圖：假設(shè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及把握環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為G(s) 40 ，設(shè)計(jì)校正裝置，要求s(s3)(s6)5%4s。20：X-Y記錄儀把握系統(tǒng)框圖如以以下圖：已經(jīng)系統(tǒng)的前向通道傳遞函數(shù)為G(s) 40 ，設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)，要求校正后s(0.1s1)(0.06s)4012dB。U3所示，把握系統(tǒng)的輸入變量為輸入電壓a

(t)

電機(jī)負(fù)載條件下的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(t)?，F(xiàn)設(shè)計(jì)補(bǔ)償器的目的是通過對系統(tǒng)輸入確定的電壓，使電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載以期望的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并要求系統(tǒng)具有確定的穩(wěn)定裕度。直流電機(jī)動(dòng)態(tài)模型本質(zhì)上可以視為典型二階系統(tǒng)，設(shè)直流電機(jī)的傳遞函數(shù)為G(s) 1.5s214s40.02系統(tǒng)為單位負(fù)反響，設(shè)計(jì)校正裝置，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)誤差ess<5%，最大超調(diào)量<10%Lg>20dB，相角裕度40o。燃油調(diào)整把握系統(tǒng)如圖：燃油調(diào)整把握系統(tǒng)前向通道總的傳遞函數(shù)為：G (s) 2p s(10.25s)(10.1s)設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)。要求靜態(tài)速度誤差系數(shù)為10，相位裕度為45°，調(diào)整時(shí)間小于0.8s。隨動(dòng)系統(tǒng)固有局部傳遞函數(shù)為：KWobj

(s)

s(Tm

objl

式中：

Kobj

15 T；m

0.2s T；l

0.2s

PID調(diào)整器，使系統(tǒng)滿足下述性能30%指標(biāo)：系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量： ；調(diào)整時(shí)間：s

0.3s。單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(S)

K0 S(0.05S1)(0.1S1)串聯(lián)滯后——超前校正裝置使系統(tǒng)的速度誤差系數(shù)Kv

50s1，相位裕度為400

20，剪切頻率c

(100.5)rads。25：單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(S)

K1 0 ，試用頻率法設(shè)計(jì)串1 聯(lián)滯后校正裝置，使系統(tǒng)的相位裕度為400

S( S1)( 2 620，增益裕度不低于10dB，靜態(tài)速度誤差系數(shù)Kv

7s1，剪切頻率不低于1rads單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(S) 1261060 試用頻率法設(shè)計(jì)串S(S10)(S60)聯(lián)超前——滯后校正裝置，使〔1〕輸入速度為1rads時(shí)，穩(wěn)態(tài)誤差不大于1126rad。(2)相位裕度300，截止頻率為20rads〔3〕放大器的增益不變。單位負(fù)反響系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(S)

S(S

K(0.5S1)0

，試用頻率1)(0.2S1)(0.1S1)法分別設(shè)計(jì)串聯(lián)滯后和超前兩種校正裝置，要求校正后系統(tǒng)的開環(huán)增益 K=8，相位裕度350，增益裕度20lgK 6dB。g一個(gè)位置隨動(dòng)系統(tǒng)如以下圖:R(s)C(s)R(s)C(s)G(s)1G(s)2G(s)3G(s)4位置隨動(dòng)系統(tǒng)其中，自整角機(jī)、相敏放大G1

(s) 1.2550.007s1

，可控硅功率放大G2

(s)

400.00167s1，執(zhí)行電機(jī)G

(s) 23.98

，減速器G(s

0.1。3 0.0063s20.9s1 4 s對系統(tǒng)進(jìn)展超前-滯后串聯(lián)校正。要求校正后的系統(tǒng)在穩(wěn)定的前提下，滿足指標(biāo)：Gm>18Pm>35o系統(tǒng)對階躍響應(yīng)的超調(diào)量小于36%Ts<0.3秒。Es<0.002。晶閘管-直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)如以下圖：對系統(tǒng)進(jìn)展串聯(lián)校正，要求校正后的系統(tǒng)在穩(wěn)定的前提下，滿足指標(biāo)：Pm>40o,Gm>13。在階躍信號作用下，系統(tǒng)超調(diào)量Mp<25%，調(diào)整時(shí)間Ts<0.15秒。KG(s)0

s(0.1s1)用串聯(lián)校正的方式對系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)〔分別用超前、滯后和滯后-超前三種方法，使校正后的系統(tǒng)滿足斜坡信號作用下，相位裕度大于0度。位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)：系統(tǒng)構(gòu)造圖如下：對應(yīng)的系統(tǒng)框圖為：其中，電橋增益K=6，放大器增益Ka=15，測速發(fā)電機(jī)增益kt=2，i=0.02，tm=0.02s，km=40。試設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)，要求：在穩(wěn)定的前提下滿足穩(wěn)態(tài)誤差小于0.3，超調(diào)量小于15%，調(diào)整時(shí)間5s。32：僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、爭論；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürdenpers?nlichenfürStudien,Forschu