ABB传动控制系统在水箱式拉丝机上的应用

控制系统设计及分析

控制系统设计及分析 一、SISO 控制系统的模型 1、环节串联 G(s)=G1(s)*G2(s)*…*Gn(s) sys=sys1*sys2*…*sysn 或: sys=series(sys1,sys2); sys==series(sys,sys3); …; sys=series(sys,sysn) 或： [num,den]= series(num1,den1,num2,den2); [num,den]= series(num,den,num3,den3); …; [num,den]= series(num,den,numn,denn); sys=tf(num,den) Ex311.m ：求三个控制环节串联后的传递函数： 3 25 6: 3)1(32: 2) 1(1: 12 2+++++++s s sys s s sys s s s s sys %sys1的传递函数 num1=[1,1]; den1=conv([1,0],[1,1,1]); sys1=tf(num1,den1);

%sys2的传递函数 num2=[2,3]; den2=conv([1,1],[1,1]); sys2=tf(num2,den2); %sys3的传递函数 num3=[6,5]; den3=[2,3]; sys3=tf(num3,den3); %系统串联总的传递函数 sys=sys1*sys2*sys3 2、环节并联 G(s)=G1(s)+G2(s)+…+Gn(s) sys=sys1+sys2+…+sysn 或: sys=parallel(sys1,sys2);sys=parallel (sys,sys3);…; sys= parallel (sys,sysn) 或: [num,den]= parallel (num1,den1,num2,den2); [num,den]= parallel (num,den,num2,den2); …; [num,den]= parallel (num,den,numn,denn);

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

自动控制系统概要设计

目录 1引言 (3) 1.1编写目的 (3) 1.2背景 (3) 1.3技术简介 (4) https://www.360docs.net/doc/721366640.html,简介 (4) 1.3.2SQL Server2008简介 (5) 1.3.3Visual Studio2010简介 (5) 1.4参考资料 (6) 2总体设计 (8) 2.1需求规定 (8) 2.2运行环境 (8) 2.3数据库设计 (8) 2.3.1数据库的需求分析 (9) 2.3.2数据流图的设计 (9) 2.3.3数据库连接机制 (10) 2.4结构 (11) 2.5功能需求与程序的关系 (11) 3接口设计 (12) 3.1用户接口 (12) 3.2外部接口............................................................................................错误！未定义书签。 3.3内部接口............................................................................................错误！未定义书签。4运行设计.....................................错误！未定义书签。 4.1运行模块组合....................................................................................错误！未定义书签。 4.2运行控制............................................................................................错误！未定义书签。 4.3运行时间............................................................................................错误！未定义书签。5测试 (13)

控制系统建模、分析、设计和仿真

北京理工大学珠海学院 《计算机仿真》课程设计说明书题目: 控制系统建模、分析、设计和仿真 学院：信息学院 专业班级：自动化四班 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年 6 月 9 日

北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012 学年第2学期 学生姓名：专业班级： 指导教师：范杰工作部门：信息学院 一、课程设计题目 《控制系统建模、分析、设计和仿真》 本课程设计共列出10个同等难度的设计题目，编号为：[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。 学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如，学号为09xxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。 二、课程设计内容 （一）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容 最少拍有波纹控制系统

[8号题] 控制系统建模、分析、设计和仿真 设连续被控对象的实测传递函数为： 用零阶保持器离散化，采样周期取0.02秒，分别设计一单位加速度信号输入时的最少拍有波纹 控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。 （二）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB 描述。（2分） 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。（4分） 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。（2分） 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳 定的要求。（6分） 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳定的要求。 （8分） 6、根据4、5、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分） 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。（3分） 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（8分） 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际闭环系统稳 定的要求。（6分） 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际闭环系统稳 定的要求。（8分） 12、根据10、11、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。（12分） 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。（3分） 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（8分） 16、根据8、9、14、15、的分析，说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。（4分） ) 7)(5)(2()6)(1(879)(2+++++= s s s s s s s G

液位自动控制系统设计与调试

液位自动控制系统设计 与调试 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

课程设计 2016年6月17日

电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

PWM温度自动控制系统的设计

《计算机控制技术》 课程设计 学生姓名： 学号： 专业班级：电气工程及其自动化（1）班 指导教师： 二○一二年十月二十九日

目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计题目和要求 (3) 3.设计内容 (3) 4.设计总结 (10) 4.参考书目 (11) 5.附录

1.课程设计目的 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: (1).查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； (2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力； (3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力； (4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 2.课程设计题目和要求 题目：PWM温度自动控制系统的设计 要求： 1.要求设计温度控制系统，设定温度为230度，采用电阻丝作为加热器件，要求无余差，超调小，加热速度快。 2.硬件采用51系列单片机，采用固态继电器作为控制元件。 3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法。 4.要求用protel设计出硬件电路图。 5画出系统控制框图。 6 画出软件流程图。 3.设计内容 3.1 PID控制原理 将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制对被控对象进行控制，这一样的控制器称PID控制器

3.1.1．模拟PID控制原理 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。为了说明控制器 (t)与实际输出信号n(t)进行比的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n (t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目较，其差值e(t)=n 标进行作用，使其按照期望运行。 常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t): e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为： 其中：Kp为控制器的比例系数 Ti为控制器的积分时间，也称积分系数 Td为控制器的未分时间，也称微分系数

自动控制系统毕业设计..

目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分

4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………

电气传动自动控制系统课程设计

课程设计报告书 题目：电气传动自动控制系统 报告人：王宗禹 学号：1043031325 班级：2010级34班 指导教师：肖勇 完成时间：2013年7月日 同组人：王大松 秦缘 龚剑 电气信息学院专业实验中心

一．设计任务 1．设计目标： （1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作 （2）已知条件： （3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3 动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10% (4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3. （5）系统电路结构示意图： 2.客观条件： （1）使用设备列表清单及主要设备功能描述： 二．系统建模（系统固有参数测定实验内容）

1.实验原理 （1）变流电源内阻Rn的测定： a.电路示意图如下： 可以等效如下： b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。 （2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定： a.电路示意图如下：

b.实验方法步骤： ◆电机静止，电枢回路外串限流电阻 ◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) ◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ， Rd 的平均值. (3)电动机电势转速系数 Ce的测定： a.实验原理： 由公式 可以推导出Ce的测定公式： b.实验方法步骤： ◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定） ◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 (4)整流电源放大系数 Ks的测定： a.实验原理： Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks.

MATLAB经典控制系统的分析和设计

9.3.1 基本操作及命令 1. 访问和退出MATLAB 在大多数系统中，一旦安装了MATLAB，在调用时，应执行命令MATLAB。退出MATLAB应执行命令exit或quit。 2. 如何应用MATLAB 通常以命令驱动方式应用MATLAB。当输入单个命令时，MATLAB会立即对其进行处理，并且显示处理结果。MATLAB 也能够执行存储在文件中的命令序列。 通过键盘输入的命令，应用向上箭头键可以被存取。通过输入某个最新命令和调用特定的命令行，可以使屏幕内容向上滚动。 3. MATLAB的变量 MATLAB的一个特点是变量在应用之前不必是维数确定的。在MATLAB中，变量一旦被采用，会自动产生（如果必要，变量的维数以后还可以改变）。在命令exit或quit输入之前，这些变量将保留在存储器中。 为了得到工作空间内的变量清单，可以通过键盘输入命令who，当前存放在工作空间内的所有变量便会显示在屏幕上。 命令clear能从工作空间中清除所有非永久性变量。如果只需要从工作空间中清除某个特定变量，比如“x”，则应输入命令clear x。 4. 以“%”开始的程序行 在本书中，许多MATLAB程序在编写时附有注解和说明，这些注解和说明阐明了发生在程序中的具体进程。在MATLAB 中以“%”开始的程序行，表示注解和说明。符号“%”类似于BASIC中“REM”。以“%”开始的行，用来存储程序的注解或说明，这些注解和说明是不执行的。这就是说，在MATLAB程序行中，出现在“%”以后的一切内容都是可以忽略的。如果注解或说明需要一行以上程序行，则每一行均需以“%”为起始。 5. 应用分号操作符 分号用来取消打印。如果语句的最后一个符号是分号，则打印被取消，但是命令仍在执行，而结果不再显示。这是一个有益的特性，因为打印中间结果可能不必要。此外，在输入矩阵时，除非最后一行，分号用来指示一行的结束。 6. 应用冒号操作符

自动控制系统课程设计要点

课程设计任务书 专业班级姓名 设计起止日期 设计题目： 设计任务（主要技术参数）： 指导教师评语： 成绩：签字： 年月日

双闭环直流调速系统的设计 班级：08t自动化1 学号：T0856120 姓名：周瑜 指导教师：李雪飞 设计时间：2011.12.20-2011.12.24

目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的主要内容 (1) 2.1 系统的组成 (1) 2.2 系统的工作原理 (2) 2.3 系统的静特性分析 (2) 2.4 系统的动态过程分析 (3) 2.5 电流调节器的设计 (4) 2.6 转速调节器的设计 (7) 2.7 电流环的仿真 (9) 2.8 转速环的仿真 (11) 2.9 过电流保护 (16) 3 设计结果分析 (17) 3.1 电压变化和负载变化引起的扰动情况 (17) 3.2 转速、电流双闭环直流调速系统存在的缺点及解决方案 (18) 3.3 电流调节器和转速调节器的作用 (19) 3.4 采用转速电流双闭环直流调速系统的理由 (19) 4 设计心得体会 (21) 参考文献 (22)

课程设计说明书 N O.1 1 课程设计的目的 《自动控制系统课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是使学生巩固和加深课程的理论知识，结合实际，融会贯通。进一步培养学生独立分析和解决实际工程技术问题的能力。充分发掘自身的潜力，开拓思路设计双闭环 直流调速系统。并掌握其系统的组成、工作原理、调节器的设计及Simulink 仿真等内容，同时在计算、绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础。 2 课程设计的主要内容 2.1 系统的组成 如图1所示，为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，即转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ），二者之间实行嵌套（或称串级）连接，且都带有输出限幅电路。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流反馈控制直流调速系统[1]。图中ASR 为转速调节器，ACR 为电流调节器，TG 为测速发电机， TA 为电流互感器，UPE 为电力电子变换器，*n U 为转速给定电压，n U 为转速反馈电 压，*i U 为电流给定电压，i U 为电流反馈电压。 图1 双闭环直流调速系统 沈 阳 大 学

控制系统设计总结完整版知识讲解

控制系统设计总结完 整版

一. 频谱分析 1. 频谱概念 答：傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱 答：周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱， 一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱） 答：脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。 余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数）构成，脉冲函数的面积为 2A ，即幅值是2A 。 常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。 阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 答：①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1-1,0,/2-1 -0* N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π

对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。 ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。 5. 如何改变谱密度 答：线谱之间的距离T w /2π=?，增大周期T ，谱线距离减小，谱密度增大。 6. 频谱的参数有什么影响 答： 二．输入信号和跟踪误差 1. 典型输入信号设计 答：系统设计时，输入信号是从工作信号中提取抽象的，也就是典型工作信号作为系统设计时的输入信号，一般也作为系统鉴定时的检测信号。 典型信号的确定P36：①根据系统预定执行的任务来确定 ②确定典型输入时要对实际情况做一些简化 2. 计算误差方法 答：P41；令)()()(s A s B s K s G γ=，当γ=0时为0型系统，K 用p K 表示，γ=1时为I 型系统，K 用v K 表示，γ=2时为II 型系统，K 用a K 表示，静态误差：

控制系统设计与实现报告

北京科技大学 控制系统设计与实现 实践报告 班级： 专业：智能科学与技术 设计人（学号）： 组员（学号） 指导教师：阎群 完成日期：2017 年7 月13 日

教师评语

目录 1 实践任务书 (1) 1.1 实践目的 (1) 1.2 实践内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (2) 1.4 进度安排 (2) 1.6 分组情况 (3) 2 设计要求 (4) 3 系统介绍 (4) 3.1 系统简介 (4) 3.2 对象系统介绍 (4) 3.3 系统主体结构介绍 (5) 4 实验建模研究 (6) 4.1 实验建模理论基础 (6) 4.2 单容水箱液位控制实验建模 (7) 4.3双容水箱液位控制实验建模 (7) 4.4 试验建模结果分析 (8) 5 Matlab仿真研究 (9) 5.1 模型计算 (9) 5.2 PID控制仿真研究 (10) 6单闭环水箱PID控制 (10) 6.1液位控制 (14) 6.1.1实验步骤 (14) 6.1.2结果分析 (19) 6.2流量控制 (20) 6.2.1实验步骤 (20) 6.2.2结果分析 (20) 6.3压力控制 (21) 6.3.1实验步骤 (21)

6.3.2结果分析 (21) 7 流量液位串级控制 (22) 7.1实验步骤 (22) 7.2结果分析 (23) 8实践总结 (25) 8.1 目标，过程，结果等分析 (25) 8.2对实践的收获，要求和建议 (25)

1 实践任务书 1.1 实践目的 单容水箱液位模型测试： 1）熟悉本套系统，明确应该如何进行本次实验 2）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线 3）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法确定其参数4）了解单容水箱液位单闭环控制系统构成 水平（垂直）双容水箱液位模型测试 1）掌握水平与垂直双容水箱液位模型的调试方法 2）熟悉双容水箱的数学模型及相应曲线 单容水箱液位PID控制 1）通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2）研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。 3）研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。 4）定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。 单容水箱压力PID控制 1）通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 2）分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 3）定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 单容水箱压力PID控制 1、熟悉本套系统，明确应该如何进行本次实验 2、熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线 3、根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法确定其参数。 4、熟悉利用MATLAB建立系统数学模型的方法。 5、学会利用MATLAB/Simulink对系统建模的方法。 6、熟悉并学会稳定边界法。 7、熟悉并学会PID参数的自整定法。 8、较为深刻理解液位PID单回路控制的原理，并掌握PID相关参数的设定方法。 1.2 实践内容及要求 分析单容水箱液位单闭环控制系统构成，设计、调试单容水箱液位PID控制。

自动化控制系统设计的方案 (1).doc

自动化控制系统设计方案 一、现地控制软件 现地采集控制软件采用业界领先的平台和面向对象机制的编程语言在数据库作业系统基础上进行高可靠性、实时性的现地控制应用软件 二、主控级 1、数据的采集及处理 接收现地控制单元的上送数据并进行处理及存入数据库，供分析计算、控制调节、画面显示、记录检索、操作指导、打印等使用。数据采集除周期性进行外，在所有时间内，可由操作员或应用程序发命令采集现地控制单元的过程信息。 2、运行监视、控制和调节 运行操作人员能通过上位机，对各闸门开度和启闭机的运行工况进行控制和监视。除了显示各孔闸门的位置图形和开度数据外，还设置“启动”、“停止”两个模拟操作按钮和“上升”、“下降”、“远程/现地”、“通讯状态”等模拟指示。主要内容如下： a、根据要求的过闸流量，计算出闸门当前应开启的高度（在 上下限范围内）电脑提示是否确认，若确认即可启动闸门； b、闸门启闭控制，根据给定值启闭闸门，到位停止； c图形、表格、参数限值、状态量等画面的选择和调用； d在主控级进行操作时，在屏幕上应显示整个操作过程中的每一步骤和执行情况； 三、打印记录 显示、记录、打印功能 所有监控对象的操作、实时参数都予记录，对故障信号进行事件顺序记录、显示，实行在打印机上打印出来。主要内容如下：（1）闸门动作过程动态显示； （2）给定开度值显示，闸门位置显示；

（3）闸门升降模拟显示图； （4）上、下游水位数据显示 （5）根据上下游水位和闸门开度，自动计算出当前流量，并进行累计 （6）运行显示、打印； 四、通信功能 主控级与现地控制单元采用RS485总线通信，当通讯不正常时，报警显示。 五、现地控制单元 1、实时自动采集闸门开度在现地显示并通过处理后传送至主控层； 2、根据主控层指令，或根据人工输入的合法控闸指令，在满足下列条件的情况下，自动控制闸门的升、降，并运行到指定位置； 3、当转换开关在现地状态时，可对闸门开度进行预置，并通过电控柜的升、降、停按钮实现闸门的启闭； 4、在现地控制单元，通过权限开关，可实现远程/现地切换； 5、保留原人工手动控闸功能，人工与自动并存，以便紧急状态及维护系统时使用。 六、系统组成 （1）系统主要由信息采集与控制、集中监控和信号传输三大部分组成。启闭机室设若干台现地控制柜(PLC),其中信息采集与控制由闸门开度传感器与开度仪、水位传感器等部件组成。集中监控由计算机、键盘鼠标、打印机、UPS电源及其他设备组成(不在供货范围)。而信号传输部分则是采用双绞屏蔽电缆来完成

控制系统设计总结完整版

一. 频谱分析 1. 频谱概念 答：傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱 答：周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱） 答：脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。 余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数）构成， 脉冲函数的面积为 2A ，即幅值是2 A 。 常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。 阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 答：①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1-1,0,/2-1 -0 * N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π 对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。 ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。 5. 如何改变谱密度 答：线谱之间的距离T w /2π=?，增大周期T ，谱线距离减小，谱密度增大。 6. 频谱的参数有什么影响 答： 二．输入信号和跟踪误差 1. 典型输入信号设计 答：系统设计时，输入信号是从工作信号中提取抽象的，也就是典型工作信号作为系统设计时的输入信号，一般也作为系统鉴定时的检测信号。 典型信号的确定P36：①根据系统预定执行的任务来确定 ②确定典型输入时要对实际情况做一些简化

控制系统设计1

附录1：设计报告封面 大学 二○一五～二○一六学年第一学期《自动控制原理》综合训练项目二 报告书 题目：控制系统设计 班级： 学号： 1 姓名： 指导教师：

附录Ⅱ：设计报告内封——设计任务书

一题目、任务及要求 已知：某单位负反馈系统的开环传递函数 ()()()1110K G s H s s s s = ?? ++ ? ?? ，利用时 域分析法，根轨迹法和频率分析法分析系统，并用频域法设计控制器。 1、 第一阶段设计任务：时域分析法 1） 利用劳斯判据，求K 的稳定域；若要保持系统特征根都在1s =-的左侧，求K 的取值 范围。 2）计算当5K =时，将此三阶系统近似为二阶系统，并计算系统的暂态特性指标，超调量，调节时间。 3） 当输入为单位斜坡信号时，计算系统的稳态误差。 2、第二阶段设计任务：根轨迹法 1）绘制系统根轨迹图。 2）利用根轨迹图，求系统临界稳定时的K 值。 3 ）应用主导极点的概念，计算ξ=时，系统的超调量和调节时间。 3、第三阶段设计任务：频域分析法 1） 当10K =时，绘制系统开环幅相特性，应用奈奎斯特稳定判据判定系统的稳定性。 2） 当10K =时，绘制系统对数频率特性曲线，并计算相角稳定裕量和幅值稳定裕量，并根据相角裕量和幅值裕量判定系统稳定性。 3） 4、第四阶段设计任务：频域法校正设计 要求系统在单位斜坡输入下稳态误差小于0.02，且相位裕量()45c γω≥ ，请利用串联 校正方法，设计控制器()c G s ,并写出控制器的实现方式。

二报告及书写内容要求 课程设计任务完成后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告，注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。 （一）内容要求 1)分析过程完整，计算正确，利用MATLAB进行结果验证； 2)设计要求，说明串联校正的设计思路（滞后校正，超前校正）； 3)详细设计（包括的图形有：串联校正结构图，校正前系统的Bode图，校正装置的Bode 图，校正后系统的Bode图）； 4)MATLAB编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； 5)校正实现的电路图及仿真实验结果（校正前后系统的阶跃响应图－MATLAB或SMULINK 辅助设计）； 6)校正前后的系统性能指标的计算； 7)总结（包括课程中的学习体会与收获、对本次综合训练项目设计的认识等内容）。（二）格式字体要求 1） A4文档输出（保留电子文档）； 2）每部分另起一行，1.5倍行距； 3）公式需用公式编辑器编辑

MATLAB-经典控制系统设计与分析和设计

MATLAB：经典控制系统的分析和设计 9.3.1 基本操作及命令 1. 访问和退出MATLAB 在大多数系统中，一旦安装了MATLAB，在调用时，应执行命令MATLAB。退出MATLAB应执行命令exit或quit。 2. 如何应用MATLAB 通常以命令驱动方式应用MATLAB。当输入单个命令时，MATLAB会立即对其进行处理，并且显示处理结果。MATLAB 也能够执行存储在文件中的命令序列。 通过键盘输入的命令，应用向上箭头键可以被存取。通过输入某个最新命令和调用特定的命令行，可以使屏幕内容向上滚动。 3. MATLAB的变量 MATLAB的一个特点是变量在应用之前不必是维数确定的。在MATLAB中，变量一旦被采用，会自动产生（如果必要，变量的维数以后还可以改变）。在命令exit或quit输入之前，这些变量将保留在存储器中。 为了得到工作空间内的变量清单，可以通过键盘输入命令who，当前存放在工作空间内的所有变量便会显示在屏幕上。 命令clear能从工作空间中清除所有非永久性变量。如果只需要从工作空间中清除某个特定变量，比如“x”，则应输入命令clear x。 4. 以“%”开始的程序行 在本书中，许多MATLAB程序在编写时附有注解和说明，这些注解和说明阐明了发生在程序中的具体进程。在MATLAB 中以“%”开始的程序行，表示注解和说明。符号“%”类似于BASIC中“REM”。以“%”开始的行，用来存储程序的注解或说明，这些注解和说明是不执行的。这就是说，在MATLAB程序行中，出现在“%”以后的一切内容都是可以忽略的。如果注解或说明需要一行以上程序行，则每一行均需以“%”为起始。 5. 应用分号操作符 分号用来取消打印。如果语句的最后一个符号是分号，则打印被取消，但是命令仍在执行，而结果不再显示。这是一个有益的特性，因为打印中间结果可能不必要。此外，在输入矩阵时，除非最后一行，分号用来指示一行的结束。 6. 应用冒号操作符 冒号操作符在MATLAB中起着重要作用。该操作符用来建立向量，赋予矩阵下标和规定叠代。例如，j:k表示[j j+1 … k]，A(:，j)表示矩阵A的第j列，A(i，:)表示矩阵A的第i行。

液位自动控制系统设计

重庆科技学院 学生实习总结报告 院（系）:__ 机械与动力工程学院—专业班级: _机电一班 学生姓名: ________ 学号: ___ 实习（实训）地点: _________ I311 ______ 报告题目：_______ 液位自动控制系统 ____________ 报告日期：2016 年12月28日指导教师评语：_____________________________________________ 成绩（五级记分制）: ________________ 指导教师（签字）：_______________________ 液位自动控制系统 根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制 水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。 本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低, 自动地

控制水泵的启动与停止。水泵和水位的高低是相互反馈的。这样就可以实现水位 自动控制的目的。我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动 控制电路，高低水位报警器，数码显示。水位自动控制在一定范围内（如2 -6 米），当水位低至2 米时使水泵启动上水；当水位升至6 米 时，使水泵停止工作。因特殊情况水位超限（如高至7 米、低于2 米）报警器报警。设有手动按键，便于随机控制。由数码管直观显示当前水位。本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。 随着城乡人民生活水平的不断改善，许多家庭都使用上了高位水池自来水系统或楼顶太阳能热水箱。如果给这些水箱上装上下面介绍的装置，则可实现无人操作缺水自动上水、水满自动停水，既方便省事又节约水电资源，不会出现水上满后没有及时关掉电源而四处溢流的现象，本装置安装方便，使用简单、彻底解决了手动操作给人们带来的诸多不便、是家用水池目前最好的互补装置。本文介绍的水位自动控制装置可以根据使用者的要求，自动控制容器中水位的高低，当水位低于预先设定水位时，水位自动控制装置会自动启动抽水泵进行注水, 达到一定的水位后, 自动关闭抽水泵停止供水，当高出预定的水位后，报警器报警。 该装置同时也适用用于工农业自动供水，可以对水池水位进行自动控制, 实现断水自动停机、有水自动恢复运行的功能。 水位自动控制装置整体电路图及工作原理 2.1 整体装置电路图：

自动控制系统课程设计

自动控制系统课程 设计报告 课程名称：自动控制系统课程设计 设计题目：配合控制的有环流可逆调速系统设计院系：电气工程系 班级： 设计者： 学号： 同组人： 指导教师： 设计时间： 2015.11.9

课程设计（论文）任务书

绪论 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。本文首先确定整个设计的方案和框图。然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计包括触发电路和励磁回路的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。接着控制电路的设计包括电流环、转速环的设计以及反馈回路（电流反馈、转速反馈）的设计。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，，二者之间实行嵌套联接。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算,最后画出了调速控制电路电气原理图。 第一章 配合控制的有环流可逆调速系统总体设计 1.1总体设计原理 采用两组晶闸管整流装置反并联的可逆V-M 系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，两组装置的整流电压同时出现时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称为环流。一般来说，这样的环流对系统无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制或消除。 为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态时，强迫让反组处于逆变状态，且控制其幅值与之相等，用逆变电压把整流电压顶住，则直流平均环流为零。于是00d f d r U U =- 由00max sin cos cos d m d m U U U m π ααπ== 得 00max 00max cos cos d f d f d r d r U U U U αα== 其中f α和r α分别为VF 和VR 的触发延迟角。 由于两组晶闸管装置相同，两组的最大输出电压Ud0max 是一样的，因此， 当直流平均环流为零时，应有cos cos r f αα=- 或180r f αα+=o 如果反组的触发延迟角用逆变角βr 表示，则r f βα= 称作α=β配合控制。为更可靠地消除直流平均环流，可采用r f βα≥ 为了实现配合控制，可将两组晶闸管装置的触发脉冲零位都定在90°，即当控制电压Uc=0时，使90f r αα==o ，此时000d f d r U U ==，电机处于停滞状