计算机控制技术 第2版 题库 第五章课程设计大作业题目

[写作题][难度3][练习;考试]《电机控制系统数字控制器的频域法设计》设计目标：设计串联数字控制器实现电机系统的控制。被控对象：用来直播职业足球赛的新型可遥控摄像系统如图1所示。摄像机可在运动场上下移动。每个滑轮上的电机控制系统如图2所示，其中被控对象。图1图2设计要求：1）设计合适的连续控制器Gc(s)，使系统的相角裕度，系统在单位斜坡输入时，误差系数≥502）选择合适的采样周期，采用某一离散化方法，将离散化，给出相应数字控器。3）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果。[参考答案]自行设计提交论文。《二阶系统对象数字控制器的设计》一、设计目标：设计串联数字控制器实现二阶系统对象的控制。二、被控对象：某一二阶系统对象，其连续的，未经采样的控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）设计校正网络，使系统在单位阶跃输入时的超调量，且在单位斜坡输入时的稳态误差；2）若为该系统增配一套采样器和零阶保持器，并选择采样周期，采用某一离散化方法，将离散化，给出相应数字控制器；3）分别画出连续系统及经过采样后的离散系统的单位阶跃响应曲线，并比较两者的结果；4）分别画出连续系统及经过采样后的离散系统的单位斜坡响应曲线，并比较两者的结果；5）另选采样周期，重做2）和3）的工作，比较分析，采样周期对系统性能的影响。[参考答案]自行设计提交论文。《高阶系统对象数字控制器的设计》一、设计目标：设计串联数字控制器实现高阶系统对象的控制。二、被控对象：某一三阶系统对象，其连续的，未经采样的控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）设计校正网络，使校正后的系统为欠阻尼的二阶系统，校正后的系统在单位阶跃输入时的超调量，调节时间小于5s，单位阶跃输入时的稳态误差；2）若为该系统增配一套采样器和零阶保持器，并选择合适的采样周期，采用某一离散化方法，将离散化，给出相应数字控制器；3）分别画出连续系统及经过采样后的离散系统的单位阶跃响应曲线，并比较两者的结果；4）分别画出连续系统及经过采样后的离散系统的单位斜坡响应曲线，并比较两者的结果.[参考答案]自行设计提交论文。《电机控制系统数字控制器的时域法设计》一、设计目标：时域法设计串联数字控制器实现电机系统的控制。二、被控对象：用来直播职业足球赛的新型可遥控摄像系统如图1所示。摄像机可在运动场上下移动。每个滑轮上的电机控制系统如图2所示，其中被控对象。图1图2三、设计要求：1）设计校正网络，使校正后的系统为欠阻尼的二阶系统，校正后的系统在单位阶跃输入时的超调量，调节时间小于10s，单位斜坡输入时的稳态误差；2）若为该系统增配一套采样器和零阶保持器，并选择采样周期，采用某一离散化方法，将离散化，给出相应数字控制器；3）分别画出连续系统及经过采样后的离散系统的单位阶跃响应曲线，并比较两者的结果；4）另选采样周期，重做2）和3）的工作，比较分析，采样周期对系统性能的影响。[参考答案]自行设计提交论文。《高阶系统对象位置式数字PID控制器的设计》一、设计目标：设计位置式数字PID控制器实现高阶系统对象的控制。被控对象：某一三阶系统对象，其数字控制控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）选择合适的采样周期，设计位置式数字PID控制器，使校正后的系统在单位阶跃输入时的超调量σ%≤10%，调节时间ts≤10s，单位阶跃输入作用下稳态误差2）在满足性能指标要求的前提下，尽可能采用更为简单的调节器。如P调节器、PI调节器，或PD调节器；3）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果。[参考答案]自行设计提交论文。《二阶系统对象增量式数字PID控制器的设计》一、设计目标：设计增量式数字PID控制器实现高阶系统对象的控制。二、被控对象：某一二阶系统对象，其数字控制控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）选择合适的采样周期，设计增量式数字PID控制器，使校正后的系统在单位阶跃输入时的超调量，调节时间s，且在单位斜坡输入时的稳态误差；2）在满足性能指标要求的前提下，尽可能采用更为简单的调节器。如P调节器、PI调节器，或PD调节器；3）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果。[参考答案]自行设计提交论文。《人造卫星姿态控制系统增量式数字PID控制器的设计》一、设计目标：设计增量式数字PID控制器实现人造卫星姿态的控制。二、被控对象：人造卫星姿态控制系统若造卫星对象的传递函数可简化为，其数字控制控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）选择合适的采样周期，设计增量式数字PID控制器，使校正后的系统在单位阶跃输入时的超调量，调节时间s，单位阶跃输入作用下稳态误差；2）在满足性能指标要求的前提下，尽可能采用更为简单的调节器。如P调节器、PI调节器，或PD调节器；3）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果。[参考答案]自行设计提交论文。《高阶系统对象最少拍数字控制器的设计》一、设计目标：设计最少拍数字控制器实现高阶系统对象的控制。二、被控对象：某一三阶系统对象，其数字控制控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）选择采样周期，设计针对单位阶跃输入作用下的最少拍数字控制器；2）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果；3）现因环境变化，实际使用时输入信号改为单位斜坡信号，仍然采用1设计出来的数字控制器，请给出仿真结果，分析能否满足最少拍设计要求；4）若不满足，请重新设计针对单位斜坡输入作用下的最少拍数字控制器并进行仿真验证。[参考答案]自行设计提交论文。《无自衡能力系统对象最少拍数字控制器的设计》一、设计目标：设计最少拍数字控制器实现无自衡能力系统对象的控制。二、被控对象：某一无自衡能力系统对象，其数字控制控制系统如图1所示。图1三、设计要求：1）选择采样周期，设计针对单位阶跃输入作用下的最少拍数字控制器；2）数字控制器仿真，在matlab及Simulink中建立控制系统模型，给出仿真结果；3）现因环境变化，实际使用时输入信号改为单位斜坡信号，仍然采用1设计出来的数字控制器，请给出仿真结果，分析能否满足最少拍设计要求；4）若不满足，请重新设计针对单位斜坡输入作用下的最少拍数字控制器并进行仿真验证。[参考答案]自行设计提交论文。《直流电机PWM调速控制系统设计与仿真》一、设计目标：设计实现用单片机产生PWM脉冲信号来调节直流电机的转速。二、设计内容：设计实现单片机（51单片机）产生PWM脉冲信号来调节直流电机的转速。系统初始状态时，直流电机匀速，当加速键按下，电机转速加快，减速键按下，电机转速减慢。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统及PWM信号的生成电路，直流电机驱动电路，加速及减速按键电路。2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行按键功能识别及PWM信号产生的程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《二阶对象增量式数字PID控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用数字PID控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计增量式PID控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、PID控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。4）要求系统满足阶跃性能指标：对单位阶跃响应稳定无静差，超调量<20%,调节时间。[参考答案]自行设计提交论文。《纯滞后对象增量式数字PID控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用数字PID控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计增量式PID控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：Gs三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、PID控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。4）要求系统满足阶跃性能指标：对单位阶跃响应稳定无静差，超调量<20%,调节时间ts[参考答案]自行设计提交论文。《位置式数字PID控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用数字PID控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计位置式PID控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、PID控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。要求系统满足阶跃性能指标：对单位阶跃响应稳定无静差，超调量<20%,调节时间。[参考答案]自行设计提交论文。《一阶系统最少拍控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用最少拍控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计单位阶跃输入下的最少拍控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：，采样周期为1s。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、最少拍控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《一阶系统最少拍无纹波控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用最少拍控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计单位阶跃输入下的最少拍无纹波控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：Gs=三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、最少拍控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《二阶系统最少拍控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用最少拍控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计单位阶跃输入下的最少拍控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：，采样周期为1s。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、最少拍控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《二阶系统最少拍无纹波控制系统设计与proteus仿真》一、设计目标：采用最少拍控制器设计以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象，构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计单位阶跃输入下的最少拍无纹波控制的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：Gs=三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、最少拍控制等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《基于大林算法的纯滞后对象数字控制器设计与proteus仿真》一、设计目标：采用大林算法设计数字控制器，以单片机（51单片机）和ADC、DAC等器件，运算放大器电路实现被控对象（纯滞后对象可用多个惯性环节串联近似），构成计算机闭环反馈控制系统。二、设计内容：设计基于大林算法的数字控制器的闭环控制系统，其中被控对象传递函数为：Gs三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统加上模拟量输入电路（ADC0808等）和模拟量输出电路（用DAC0832等），采用运放电路实现被控对象；2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换、DA转换、基于大林算法数字控制器等软件程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。4）要求系统满足阶跃性能指标：对单位阶跃响应稳定无静差，超调量<20%,调节时间ts[参考答案]自行设计提交论文。《直流电机PWM闭环调速系统设计与仿真》设计目标：设计实现用单片机产生PWM脉冲信号来调节直流电机的转速。二、设计内容：设计实现单片机（51单片机）产生PWM脉冲信号来调节直流电机的转速。根据电位器输入的电压来调节PWM的占空比，实现直流电机转速的调节并显示实际转速。三、设计要求：1）硬件电路设计：51单片机最小系统及PWM信号的生成电路，直流电机驱动电路，电位器电压输入电路、AD转换电路、转速测量及显示电路。当电位器电压逐渐增大时，电机转速加快。2）软件程序设计：采用汇编或C语言进行AD转换程序及PWM信号产生、以及转速测量及显示的程序设计；3）在proteus中实现软硬件仿真，给出仿真电路，仿真程序及运行结果。[参考答案]自行设计提交论文。《直流电机数字PID闭环调速控制系统设计与仿真》设计目标：设计实现用PID控制器调节单片机