2023年春自动控制系统课设题目

仅供个人参考仅供个人参考不得用于商业用途不得用于商业用途自动把握系统课程设计题目件产生电压差并通过放大后驱动电机转动，使太阳能帆板对准光源，如图示，其中，电机电Ra=1.75La=2.83mH，电机转子旋转产生的电动势Uv=Kv*W，Kv=0.093，w为转子角速度；电动机产生的电磁力矩为T=Kt*I，Kt=0.09；电动机及负载的转动惯量J=30e-6TL=B*wB=0.005。要示：1) Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse2)分析系统工作过程，建立数学模型，并画出构造图。所用公式：TTe L

dwJdtUEIRLadIdt0.55%，设计校正系统下面为单闭环直流调速系统原理图其中，A为放大器，GT为触发装置，UPE为晶闸管三相桥式整流装置，M为被控的直流电动机，TG为测速发电机，Un*为给定电压信号，Un为反响信号，Uc为把握信号，Ud为电动机电枢电压，Id为电枢电流，n为电动机转速。，放大器AKa=21，GTUPE总的传递函数为G1

(s) 44 ，电0.0167s1动机的传递函数为G2Ktg=0.02。

(s 5.19 0.001275s20.075s120%，调整时间小1S。磁盘驱动器必需保证磁头的准确位置，并减小参数变化和外部振动对磁头定位造成的影响。的参数变化等。以以下图为磁盘驱动器示意图和磁头把握系统框图：被把握对象〔电机和驱动臂〕的传递函数为G(s) 5000 ，传感器传递s(s20)(s1000)函数。要求：设计把握器，使系统稳定，并满足调整时间小于，超调量小10%。火星漫游车转向把握：199774日，以太阳能为动力的“逗留者”号火星漫游车在火星上着陆，全车重10.4KG，可由地球上发出的路径把握信号实施遥控。车上的两组车轮以不同的速度运行，以便实现整个装置的转向。上图为火星漫游车转向把握系统框图，G〔s〕为动力传动系统与漫游车的传递函数，为KG(s)

s(s

1 ，反响H(s)=1K1的值，在确保2)(s 5)系统稳定的条件事，使系统对斜坡输入的稳态误差小于或等于输入指令幅度的24%。一种承受电磁力驱动的磁悬浮列车的构造如下：480km/h400之间保持0.635cm的气隙。设车体与悬浮线圈的传递函数为G(s) s4 ，系统为单位(s2)2负反响，试设计校正装置〔系统的动态性能较好〔气隙为被控变量〕y轴雕刻机把握系统如图：z轴X轴其xy轴和z轴方向驱动雕刻针。雕刻机x轴方向位置把握系统中，其电机、螺杆、雕刻针支撑杆整体的传递函数为G(s) 1 ，单位负反响。设计把握器，要求：系统相s(s1)(s2)4025%15s。察车，其传递函数为G(s) 1 ，反响为单位负反响。设计校正装置，使系统的调s22s45s45%15%。转子绕线机把握系统：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。承受自动绕线后，操作递函数为G(s) 1 ，设计把握器，要求：系统对斜坡输入响应的稳态误差小s(s5)(s10)10%10%3s左右。已经汽车点火系统中有一个单位负反响子系统，其开环传递函数为，设计校正装置，使2s10%。MANUTEC机器人具有很大的惯性和较长的手臂：其机械臂的动力学特性可以表示为：G(s) 250 系统为单位负反响，s(s2)(s40)(s45)要求设计把握器，满足系统阶跃响应的超调量小于20%，上升时间小于0.5s，调整时间小于s〔误差带%，静态速度误差系统大于等于0。个机器人关节的反响把握系统为单位反响把握系统，被控对象为机械臂，其传递函数为G(s) 4 ，要求设计一个串联超前-滞后校正网络，使系统在单位斜坡输入时的稳s(s0.5)态误差小于0.0125，单位阶跃响应的超调量小于25%，调整时间小于3s。反响系统，被控对象为机械臂，其传递函数为：G(s) 1 ，试设计PID调整(s1)(0.5s1)器使系统阶跃响应的稳态误差为零，超调量不大于，调整时间小于〔误差带%。大型天线可以用来接收卫星信号，为了能跟踪卫星的运动，必需保证天线的准确定向。天线指向把握系统承受电枢把握的电机驱动天线，电机和天线的传递函数为G(s) 10 1%，阶s(s5)(s10)5%2s。:KG(s)

s(T1

s1)(T2

s1)其中：T1=0.1s，T2=0.025s。设计迟后-超前校正装置。使校正后的系统具有如下性能指标：开环增益K≥100超调量σp≤30%ts≤0.5秒G

(s) k ，试设计串联校正网络G0 s(s1)(0.5s1) c

(s要求校正后，系统稳态速度误差系数Kv=5秒-1400。轨迹图。Gc

的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图统的根轨迹图。③当输入r(t)＝1〔t〕时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线h(t)。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。设单位反响系统的开环传递函数为：KG(s)0 1)(0.01s1)试设计一校正装置，使系统期望特性满足如下指标：静态速度误差系数Kv

≥250/s；截止频率≥30rad/s；c相角裕度45。轨迹图。Gc

(s)的传递函数，仿真出校正网络的开环频率特性曲线图统的根轨迹图。③当输入r(t)＝1〔t〕时，仿真出校正前、后系统的单位阶跃响应曲线h(t)。分析校正前后的单位阶跃响应曲线，得出结果分析结论。个激光导引系统以保持钻机的直线方向钻机的传递函数为G(s) 1 ,设计PIDs(s1)校正装置，要求系统稳定，且满足阶跃响应的超调量小于5%，调整时间小于1s，上升时间0.5s。0设计校正装置G〔，要求：相位裕度大于0度，剪切频率小于，阶跃响应超调量小于010%0.8s。电动车把握系统：某电动车把握系统如图：假设系统的数学模型及把握环节的传递函数为G(s) 40 ，设计校正装置，要求s(s3)(s6)5%4s。20：X-Y记录仪把握系统框图如以以下图：已经系统的前向通道传递函数为G(s) 40 ，设计校正环节，要求校正后s(0.1s1)(0.06s)4012dB。U3所示，把握系统的输入变量为输入电压a

(t)

电机负载条件下的转动角速度(t)。现设计补偿器的目的是通过对系统输入确定的电压，使电机带动负载以期望的角速度转动，并要求系统具有确定的稳定裕度。直流电机动态模型本质上可以视为典型二阶系统，设直流电机的传递函数为G(s) 1.5s214s40.02系统为单位负反响，设计校正装置，使系统的设计指标为：稳态误差ess<5%，最大超调量<10%Lg>20dB，相角裕度40o。燃油调整把握系统如图：燃油调整把握系统前向通道总的传递函数为：G (s) 2p s(10.25s)(10.1s)设计校正环节。要求静态速度误差系数为10，相位裕度为45°，调整时间小于0.8s。随动系统固有局部传递函数为：KWobj

(s)

s(Tm

objl

式中：

Kobj

15 T；m

0.2s T；l

0.2s

PID调整器，使系统满足下述性能30%指标：系统阶跃响应的超调量： ；调整时间：s

0.3s。单位负反响系统的开环传递函数G(S)

K0 S(0.05S1)(0.1S1)串联滞后——超前校正装置使系统的速度误差系数Kv

50s1，相位裕度为400

20，剪切频率c

(100.5)rads。25：单位负反响系统的开环传递函数G(S)

K1 0 ，试用频率法设计串1 联滞后校正装置，使系统的相位裕度为400

S( S1)( 2 620，增益裕度不低于10dB，静态速度误差系数Kv

7s1，剪切频率不低于1rads单位负反响系统的开环传递函数G(S) 1261060 试用频率法设计串S(S10)(S60)联超前——滞后校正装置，使〔1〕输入速度为1rads时，稳态误差不大于1126rad。(2)相位裕度300，截止频率为20rads〔3〕放大器的增益不变。单位负反响系统的开环传递函数G(S)

S(S

K(0.5S1)0

，试用频率1)(0.2S1)(0.1S1)法分别设计串联滞后和超前两种校正装置，要求校正后系统的开环增益 K=8，相位裕度350，增益裕度20lgK 6dB。g一个位置随动系统如以下图:R(s)C(s)R(s)C(s)G(s)1G(s)2G(s)3G(s)4位置随动系统其中，自整角机、相敏放大G1

(s) 1.2550.007s1

，可控硅功率放大G2

(s)

400.00167s1，执行电机G

(s) 23.98

，减速器G(s

0.1。3 0.0063s20.9s1 4 s对系统进展超前-滞后串联校正。要求校正后的系统在稳定的前提下，满足指标：Gm>18Pm>35º系统对阶跃响应的超调量小于36%Ts<0.3秒。Es<0.002。晶闸管-直流电机调速系统如以下图：对系统进展串联校正，要求校正后的系统在稳定的前提下，满足指标：Pm>40º,Gm>13。在阶跃信号作用下，系统超调量Mp<25%，调整时间Ts<0.15秒。KG(s)0

s(0.1s1)用串联校正的方式对系统进展设计〔分别用超前、滞后和滞后-超前三种方法，使校正后的系统满足斜坡信号作用下，相位裕度大于0度。位置随动系统的分析与设计：系统构造图如下：对应的系统框图为：其中，电桥增益K=6，放大器增益Ka=15，测速发电机增益kt=2，i=0.02，tm=0.02s，km=40。试设计校正环节，要求：在稳定的前提下满足稳态误差小于0.3，超调量小于15%，调整时间5s。32：仅供个人用于学习、争论；不得用于商业用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschu