控制系统设计作业

控制系统设计作业

要求：

对已知的转子绕线机控制系统（见教材P284例6-12）, 根据控制系统设计的具体要求,设计校正装置（控制器）, 校正装置可设计为：

1.滞后校正网络，

2.滞后-超前校正网络，

3. PID控制器（串联工程设计方法，见教材），

4. 智能PID控制器，

5.反馈控制器，

6.采用串联综合法校正（见教材），

7. ITAE优化方法（见教材P613）等形式。

每位学生根据给定的设计要求，选定校正装置型式（每人选一种，不得相同，不能用例6-12中用过的），使用MATLAB对校正装置进行设计，计算校正装置参数。最后利用Matlab对控制系统进行仿真，调整参数，完成整个设计过程。

2．设计内容：

设计目标是用机器代替手工操作，为小型电机的转子缠绕铜线。每个小型电机都有3个独立的转子线圈，上面需要缠绕几百圈的铜线。绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕线转子等简单操作。

图1 绕线机控制系统

绕线机控制系统如图1所示，相应的控制系统的原理方块图如图2所示。

控制系统设计的具体目标是：使绕线速度和缠绕位置都具有很高的稳态精度。也就是使绕线机系统对斜坡输入有很高的稳态精度。

(s R )(s Y 图2 绕线机控制系统的原理方块图

该系统至少是个I 型系统，它响应阶跃输入的稳态误差为零，系统对单位斜坡输入21)(s s R =的稳态误差为：

v

ss K e 1= 其中 50)(lim

0s G K c s v →= 设计的具体要求：

要求设计串联校正装置)(s G c ，使系统满足下述性能指标：

(1) 系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10％，10=v K ；

(2) 系统对阶跃输入的超调量在10％左右；

(3) 按2％准则的调节时间s t 不超过3s 。