液压控制系统大作业
自动控制控大作业
SHANGHAI UNIVERSITY 课程项目 MATLAB的模拟仿真实验专业课：自动控制原理 学院机自学院 专业（大类）电气工程及其自动化 姓名学号 分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分 顾玮负责分析结论 其它共同讨论
二阶系统性能改善 一、要求 （1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解 （2）性能分析与对比 （3）举出具体实例，结合matlab分析 二、原理 在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。（1）比例-微分控制： 比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。 图1 比例微分控制系统 （2）测速反馈控制： 测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。 图2测速反馈控制系统 (3)经典二阶控制系统
图3经典二阶控制系统 三、实例分析 1、标准传递函数 )2()(G 2n n s s s ζωω+= 22)2()(n n n s s s ωζωω++=Φ 00.2n =ω 15.0=ζ MATLAB 代码： num=[4]; den=[1,0.6,4]; G=tf(num,den); t=0:0.1:10; step(G,t); 图4标准传递函数仿真 2、比例微分控制系统与经典二阶系统比较 22 )2()1()(n n d n d s s s T s ωωζω+++=Φ 2n d d T ωζζ+= 设置d T =0.15 d ξ=0.30 00.2=n ω ξ=0.15 MATLAB 代码：
液压作业
液压与气动技术作业（4） 1. 用结构原理图和职能符号分别说明溢流阀与减压阀、溢流阀与顺序阀的区别。 2. 在图示回路中，溢流阀的调定压力为4MP a ，若阀芯阻尼孔造成的损失不计，试判断下列几种情况下，压力表的读数为多少？（1）YA 断电，负载无穷大时，（2）YA 断电，负载为2MP a 时，（3）YA 通电，负载压力为2MP a 时。 3. 图示两个回路中，各溢流阀的调定压力分别为 p Y1=3MP a ，p Y2=2MP a ，p Y3=4MP a ，问：当负载为无穷大时，液压泵出口的 压力p p 各为多少？ 4. 如图所示回路中，溢流阀调定压力为 p Y =5MP a ，减压阀的调定压力p J =2.5MP a ，试分析下列情况， 并说明减压阀的阀口处于什么状态？ （1） 当泵压力p p =p Y 时，夹紧缸使工件夹紧后， A 、C 点的压力各为多少？ （2） 当泵压力由于工作缸快进而降到 p Y =1.5MP a 时，A 、C 点的压力各为多少？ （3） 夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时， A 、 B 、 C 三点的压力各为多少？ 液压与气动技术作业（5） 1. 试说明图示的由行程阀与液动阀组成的自动换向回 路的工作原理。 2. 三个溢流阀的调定压力如图所示。试问泵的供油压力有几级？数值各有多大？ 第2题图 第3题图 第4题图 第1题图 第2题图
3、图示液压回路使液压缸活塞动作循环为：快进-工进-快退-停止。根据动作循环将1DT 、2DT 、3DT 通断顺序填入表中。说明并联的油泵1和2在油路系统中起何作用？并分析该回路工作原理。 电磁换向阀动作顺序表 4、图示回路为实现“快进—工进（1）—工进（2）—快退—停止”的动作循环回路，且V 工进1＞V 工进2；请回答下列问题：根据动作循环，将1YA 、2YA 、3YA 、4YA 电磁铁通断顺序填入表中。写出元件A 、B 和1、2的名称，并说明它们在回路中起何作用？A 和B 之间的开口应保持何种关系？根据回路工作原理写出油流路线。
哈工大机电控制技术 大作业1
《机电控制技术》 课程大作业一 基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：1108110 学号：1110811005 姓名：崔晓蒙 2013-06-17
设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为： 设一转速、电流双闭环直流调速系统，采用双极式H 桥PWM 方式驱动，已知电动机参数为： 额定功率200W ； 额定电压48V ； 额定电流4A ； 额定转速n=500r/min ； 电枢回路总电阻R=0.8Ω；(本次选为8Ω） 允许电流过载倍数λ=2； 电势系数=e C 0.04Vmin/r ； 电磁时间常数=L T 0.008s ； 机电时间常数=m T 0.5； 电流反馈滤波时间常数=oi T 0.2ms ； 转速反馈滤波时间常数=on T 1ms ； 要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压==* * im nm U U 10V ； 两调节器的输出限幅电压为10V ； PWM 功率变换器的开关频率=f 10kHz ； 放大倍数=s K 4.8。 试对该系统进行动态参数设计，设计指标： 稳态无静差； 电流超调量≤i σ5%； 空载起动到额定转速时的转速超调量σ ≤ 25%； 过渡过程时间=s t 0.5 s 。
1.计算电流和转速反馈系数 电流反馈系数：） （A V I U nom im /25.14210 *=?==λβ 转速反馈系数：)/min (02.0500 10 *r V n U nom nm ===α 2.电流环的动态校正过程和设计结果 2.1确定时间常数 由题给电流反馈滤波时间常数s ms T oi 0002.02.0==， 调制周期s f T s 0001.010 1 14=== ， 按电流环小时间常数的近似处理方法，有 s T T T oi s i 0003.00002.00001.0=+=+=∑ 2.2选择电流调节器结构 电流环可按Ⅰ型系统进行设计。电流调节器选用PI 调节器，其传递函数为 s s K s G i i i ACR ττ1 )(+= 2.3选择调节器参数 超前时间常数：s T l i 008.0==τ。 电流超调量由题给为%5≤i σ，电流环开环增益：取5.0=∑i I T K ，因此 6667.16660003 .05 .05.0=== ∑i I T K 于是，电流调节器的比例系数为 .7778718 .425.18 008.06667.1666=???==s i I i K R K K βτ 2.4检验近似条件 电流环的截止频率1/s 6667.1666==I ci K ω。 1）近似条件一：s ci T 31≤ ω
液压作业
1-5．如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m ，设液体的密度为ρ= 1000㎏/m 3 ，试求容器内的真空度。 程得 p +ρ所以真空度为 p a －p = ρ 1-7.图1-35所示容器A 中的液体的密度3900/A kg m ρ=，B 中液体的密度为31200/B kg m ρ=，200,180,60,A B Z mm Z mm h mm === U 形管中的测压介质为汞，试求A 、B 之间的压力差。 2-1.某液压泵的输出压力为5MPa ，排量为10mL/r ，机械效率为，容积 ()339.812000.1813.6100.069000.28.3510B B A A Pa Pa =??+??-?=?汞
效率为，当转速为1200r/min 时，泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少 解：已知： 6305,10/1010/,0.95,0.9,1200/min m v p MPa V mL r m r n r ηη-===?=== 则泵的输出功率： 66300051010101200 0.9100.960 t v P p q p q kw η--????===??= 驱动泵的电动机功率： 0.9 1.0530.950.9 i P kw P kw η = = =? 2-2.某液压泵在转速n=950r/min 时，排量为v=168ml/r 。在同样的转速和压力 时，测得泵的实际流量为150L/min ，总效率η=087，求： (1) 泵的理论流量； (2) 泵在上述工况下的泵的容积效率机械效率； (3) 泵在上述工况下所需的电动功率； (4) 驱动泵的转矩多大 解：(1) 泵的理论流量 q t =v ·n=168×950=159600ml/min=159.6L/min=×10-3m 3/s （2）94.060 /106.15960 /101503 3=??==--t v q q η 93.094 .087 .0.=== ∴=v m m V ηηηηηη (3) 电机的驱动功率
大作业1(机电控制系统时域频域分析)
《机电系统控制基础》大作业一 基于MATLAB的机电控制系统响应分析 哈尔滨工业大学 2013年11月4日
1 作业题目 1. 用MATLAB 绘制系统2 ()25()() 425 C s s R s s s Φ== ++的单位阶跃响应曲线、单位斜坡响应曲线。 2. 用MATLAB 求系统2 ()25 ()()425 C s s R s s s Φ==++的单位阶跃响应性能指标：上升时间、峰值时间、调节时间和超调量。 3. 数控直线运动工作平台位置控制示意图如下： X i 伺服电机原理图如下： L R (1)假定电动机转子轴上的转动惯量为J 1，减速器输出轴上的转动惯量为J 2，减速器减速比为i ，滚珠丝杠的螺距为P ，试计算折算到电机主轴上的总的转动惯量J ； (2)假定工作台质量m ，给定环节的传递函数为K a ，放大环节的传递函数为K b ，包括检测装置在内的反馈环节传递函数为K c ，电动机的反电势常数为K d ，电动机的电磁力矩常数为K m ，试建立该数控直线工作平台的数学模型，画出其控制系统框图； (3)忽略电感L 时，令参数K a =K c =K d =R=J=1，K m =10，P/i =4π，利用MATLAB 分析kb 的取值对于系统的性能的影响。
2 题目1 单位脉冲响应曲线 单位阶跃响应曲线
源代码 t=[0:0.01:1.6]; %仿真时间区段和输入 nC=[25]; dR=[1,4,25]; fi=tf(nC,dR); %求系统模型 [y1,T]=impulse(fi,t); [y2,T]=step(fi,t); %系统响应 plot(T,y1); xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)'); grid on; plot(T,y2); xlabel('t(sec)'),ylabel('x(t)'); grid on; %生成图形 3 题目2 借助Matlab，可得： ans = 0.4330 0.6860 25.3826 1.0000 即
控制系统数字仿真大作业.
《控制系统数字仿真》课程 大作业 姓名： 学号： 班级： 日期： 同组人员：
目录 一、引言 (2) 二、设计方法 (2) 1、系统数学模型 (2) 2、系统性能指标 (4) 2.1 绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性 (4) 2.2 稳定性分析 (6) 2.3 性能指标分析 (6) 3、控制器设计 (6) 三、深入探讨 (9) 1、比例-微分控制器(PD) (9) 2、比例-积分控制（PI） (12) 3、比例-微分-积分控制器（PID） (14) 四、设计总结 (17) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (18)
一、引言 MATLAB语言是当今国际控制界最为流行的控制系统计算机辅助设计语言，它的出现为控制系统的计算机辅助分析和设计带来了全新的手段。其中图形交互式的模型输入计算机仿真环境SIMULINK，为MATLAB应用的进一步推广起到了积极的推动作用。现在，MATLAB语言已经风靡全世界，成为控制系统CAD领域最普及、也是最受欢迎的软件环境。 随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制、导弹制导及核动力等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已发展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会领域中，成为现代社会生活中不可或缺的一部分。随着时代进步和人们生活水平的提高，在人类探知未来，认识和改造自然，建设高度文明和发达社会的活动中，控制理论和技术必将进一步发挥更加重要的作用。作为一个自动化专业的学生，了解和掌握自动控制的有关知识是十分必要的。 利用MATLAB软件及其SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真，能够直观、快速地分析系统的动态性能和稳态性能，并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速、直观的仿真达到系统的优化设计，以满足特定的设计指标。 二、设计方法 1、系统数学模型 美国卡耐尔基-梅隆大学机器人研究所开发研制了一套用于星际探索的系统，其目标机器人是一个六足步行机器人，如图(a)所示。该机器人单足控制系统结构图如图(b)所示。 要求： （1）建立系统数学模型； （2）绘制系统阶跃响应曲线、根轨迹图、频率特性； （3）分析系统的稳定性，及性能指标； （4）设计控制器Gc(s)，使系统指标满足：ts<10s,ess=0,，超调量小于5%。
自动控制原理大作业完成版
一、 设计任务书 设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题，姿态控制转换简化模型如图所示，当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行，姿态控制系统的参数分别为： 4,0.1,0.1,0.11 1====a a a K ωεωτ 设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%，调节时间小于5s （按2%准则）
2、计算机辅助设计 （1）simulink仿真框图 Simulink仿真框图 双击scope显示图像，观察阶跃相应是否达到指标
放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求 （2）绘制bode 图
校正前的bode图 校正后的bode图
（3）绘制阶跃相应曲线 校正前的阶跃相应曲线 校正后的阶跃相应曲线
三、校正装置电路图 前面为放大装置放大25倍，后面为超前补偿电路，它自身的K 为0.1，相乘之 后为指标中的2.5，校正装置电路完成1 60 ) 16( 5.2++= s s G c 。 四、设计结论 设计的补偿网络为1 60 ) 16( 5.2++=s s G c 。经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足 要求。 五、设计后的心得体会 实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大，参数的要求比书 中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出，只能用simulink 画出仿真框图，通过经过一定的计算大概确定某些参数，通过不断地尝试修改，才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线，很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理，如何应用好软件来配合完成系统的设计，现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。
液压作业习题与答案
《采掘机械》习题与答案 第一章绪论 1 、机械化采煤工作面是如何划分的，它们有何不同？ 机械化采煤工作面按机械化程度分为普采和综采，它们的不同主要在于支护设备为：普采工作面靠金属摩擦支柱或单体支柱和金属铰接顶梁支护，而综采工作面则由自移式液压支架来支护。 2、综合机械化采煤有什么特点? 综采工作面的主要配套设备有哪些? 综合机械化采煤可实现落煤、装煤、运煤、支护、顶板控制、工作面巷道运输等生产工序的全部机械化。综采工作面的主要配套设备为：双滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架。 第二章滚筒式采煤机及其选型 1 、滚筒式采煤机的组成部分有哪些？各部分作用如何？ 采煤机的组成包括截割部、牵引部、电气系统和辅助装置。 截割部的结构包括：摇臂、滚筒、机头减速箱，机头减速箱用来传递动力；滚筒用来实现落煤和装煤，摇臂用来传递动力并调高； 牵引部由牵引传动装置和牵引机构组成，它的功能是控制采煤机，使其按要求沿工作面运行，并对采煤机进行过载保护。 电气系统主要为采煤机提供动力，并对采煤机进行过载保护及控制其动作。 辅助装置包括底托架、电缆托移装置、冷却喷雾装置以及调高调斜装置等。它的主要作用:同各主要部件一起构成完整的采煤机功能体系。 2 、滚筒式采煤机是如何完成落煤和装煤的？ 落煤装煤都是靠螺旋滚筒来完成的。螺旋滚筒的刀具（截齿）装在滚筒的螺旋叶片上。滚筒转动并沿着煤壁移动时，就截割破落煤炭。 装煤是由滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载，并利用螺旋叶片的轴向推力，将煤抛到刮板输送机溜槽内运走。 5、滚筒式采煤机的基本参数有哪些？ 滚筒式采煤机的基本参数有生产率、采高、截深、牵引速度、截割速度、牵引力、装机功率。 9、简述截齿的类型及适用条件。 截齿的基本形式有径向扁截齿和切向镐形齿。扁截齿适用于各种硬度的煤，包括坚硬煤和粘性煤；镐形齿适用于脆性和节理发达的中硬以上的煤层。 1分 10、什么是进刀？采煤机有哪几种进刀方式？ 在采煤机重新开始截割下一刀之前，首先要使滚筒切入煤壁，推进一个截深，这一过程称为进刀。采煤机的进刀方式有：斜切进刀和正切进刀两种。
机电系统控制技术大作业
哈尔滨工业大学工业工程系 机电系统控制技术大作业 班级：1008401班 学号：1100800807 姓名：匡野 日期：2013.7.14 指导教师：崔贤玉成绩：
机电系统控制技术大作业要求 根据PI 、PD 、PID 调节器的频率特性简述其校正的作用；以近似PID 调节器为例详述其校正的过程；最后以下题的指标要求为例详细设计校正网络及参数。 题：某单位反馈系统的开环传递函数为 ()11(1)(1)1060K G s s s s =++ 当输入速度为1rad/s 时，稳态位置误差为 e ss ≤1 126rad ，相位裕度,0()30c γω≥，幅值穿越频率,20c ω≥rad/s 。
（1）根据稳态精度位置误差求出系统开环放大系数 原系统为I型系统，所以 。 做出原系统的图，如图所示。由图可得，错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。，原系统不稳定。 （2）选择校正方式 虽然采用一级超前校正，无法实现如此大的相位超前；若采用两级超前校正，虽可以实现需要的相位超前，但响应速度将远远超出性能指标的要求，带宽过大，抗高频干扰能力变差，同时需要放大器，系统结构复杂，故不宜采用两级超前校正。如采用串联滞后校正，虽
可实现相位裕量的要求，但响应速度又不能满足要求，同时之后校正装置的转折频率必须远离错误！未找到引用源。，则校正装置的时间常数错误！未找到引用源。将大大增加，物理上难以实现，故也不宜采取滞后校正。因此，现拟采用无源串联滞后-超前网络来校正。（3）设计滞后-超前校正装置 首先选择校正后系统的幅值穿越频率错误！未找到引用源。。从原系统的博德图可以看出，当错误！未找到引用源。时，原系统的相角为错误！未找到引用源。。故选择校正后的系统幅值穿越频率错误！未找到引用源。较为方便。这样在错误！未找到引用源。处，所需相位超前角应大于或等于错误！未找到引用源。。当错误！未找到引用源。选定之后，下一步确定滞后-超前校正网络的相位滞后部分打的转折频率错误！未找到引用源。，选错误！未找到引用源。。且取错误！未找到引用源。，则滞后部分的另一转折频率错误！未找到引用源。，故滞后-超前校正网络的滞后部分的传递函数错误！未找到引用源。就可确定为 滞后-超前校正网络网络超前部分可确定如下：因为校正后的幅值穿越频率错误！未找到引用源。，从图1可以找出，未校正系统在错误！未找到引用源。处的对数幅值错误！未找到引用源。。因此，如果滞后-超前校正网络在错误！未找到引用源。处产生错误！未找到引用源。幅值，则校正后的幅值穿越频率即为所求。根据这一要求，
PID控制系统的Simulink仿真分析
实验报告 课程名称：MATLAB语言与控制系统仿真 实验项目：PID控制系统的Simulink仿真分析专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 机械工程实验教学中心
注：1、请实验学生及指导教师实验前做实验仪器设备使用登记； 2、请各位学生大致按照以下提纲撰写实验报告，可续页； 3、请指导教师按五分制（优、良、中、及格、不及格）给出报告成绩； 4、课程结束后，请将该实验报告上交机械工程实验教学中心存档。 一、实验目的和任务 1．掌握PID 控制规律及控制器实现。 2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。 二、实验原理和方法 在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。PID 控制器是一 种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律写成传递 函数的形式为 s K s Ki K s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)1 1()() ()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i p i K K T =为积分时间常数； p d d K K T =为微分时间常数；简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下： （1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。 （2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积 分时间常数i T ，i T 越大，积分作用越弱，反之则越强。 （3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大 之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调 节时间。 三、实验使用仪器设备（名称、型号、技术参数等） 计算机、MATLAB 软件 四、实验内容(步骤） 1、在MATLAB 命令窗口中输入“simulink ”进入仿真界面。 2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在 Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的 传递函数构建出如下模型：
自动控制大作业
Harbin Institute of Technology 自动控制大作业
哈尔滨工业大学课程设计任务书 已知技术参数和设计要求：如图所示的系统，设计一个校正装置，使得稳态误差常数等于50/s，相位裕度为50度，幅值裕度不小于8分贝。利用MATLAB画出已校正系统和未校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。
（1）人工设计过程 1数据计算，确定补偿形式 校正之前系统的传递函数为()0G s = (1) K S S + ,由题目要求，系统的稳态速度误差常数Kv 为50-1 秒 ，由公式()0 lim(1) 1 11 e lim ()lim () 50 s ss s s s sE s sG s K Kv →→∞→∞+== == =得开环放大系数为K=50。0G 由放大环节、积分环节和一个惯性环节构成。未校正时系统的幅值穿越频率为 0c w =7.07rad/s 。γ0=180-90-arctan(0c w )=8.05。可见，未加补偿时，系统是稳定的，但是相位 裕度不满足要求。由于设计后要求γ=50，而对校正后的幅值穿越频率无要求，若取c w <=0c w ， γ-γ0=41.95，所以可以采用滞后补偿来实现。 2确定补偿装置参数并设计期望的剪切频率 补偿装置的传递函数为1 11(s)=1 12 s w Gc s w ++ ,其中21w w β=。原系统的Bode 图以-40Db/dec 穿越0dB 线，有可能满足要求。原系统的转折频率为1rad/s ，令校正后的相位裕度γ（Wc ）=γ0(0c w )+ ?≥50,(其中?为相角余量，取?为-6，即90- arctan(Wc )-6=50，解得Wc =0.67,则1 w =0.067rad/s,再由20lg|()0G jWc |+20lg|β|=0,解得β=0.0223,所以2w =0.0015rad/s 。所以校正装置的传递函数为 11 1110.067(s)=111120.0015 s s w Gc s s w ++=++， 校正后的传递函数为()()Ge s Gc s =*()0G s =1 1 500.067 (1)10.0015 s s s s +++ 。
液压作业2(基本回路有答案)
《液压与气压传动》复习资料及答案 9、先导式溢流阀原理如图所示，回答下列问题： + （1）先导式溢流阀原理由哪两部分组成 （2）何处为调压部分 （3）阻尼孔的作用是什么 （4）主阀弹簧为什么可较软 解：（1）先导阀、主阀。 （2）先导阀。 （3）制造压力差。 （4）只需克服主阀上下压力差作用在主阀上的力，不需太硬。 10、容积式液压泵的共同工作原理是什么 答：容积式液压泵的共同工作原理是：⑴形成密闭工作容腔；⑵密封容积交替变化；⑶吸、压油腔隔开。 11、溢流阀的主要作用有哪些 答：调压溢流，安全保护，使泵卸荷，远程调压，形成背压，多级调压 液压系统中，当执行元件停止运动后，使泵卸荷有什么好处 答：在液压泵驱动电机不频繁启停的情况下，使液压泵在功率损失接近零的情况下运转，以减少功率损耗，降低系统发热，延长泵和电机的使用寿命。 12、液压传动系统主要有那几部分组成并叙述各部分的作用。 答：动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件、传动介质——液压油。 13、容积式液压泵完成吸油和压油必须具备哪三个条件 答：形成密闭容腔，密闭容积变化，吸、压油腔隔开。 14、试述进油路节流调速回路与回油路节流调速回路的不同之处。 17、什么叫做差动液压缸差动液压缸在实际应用中有什么优点 答：差动液压缸是由单活塞杆液压缸将压力油同时供给单活塞杆液压缸左右两腔，使活塞运动速度提高。 差动液压缸在实际应用中可以实现差动快速运动，提高速度和效率。 18、什么是泵的排量、流量什么是泵的容积效率、机械效率
答：（1）泵的排量：液压泵每转一周，由其密封几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。 （2）泵的流量：单位时间内所排出的液体体积。 （3）泵的容积效率：泵的实际输出流量与理论流量的比值。 （4）机械效率：泵的理论转矩与实际转矩的比值。 19、什么是三位滑阀的中位机能研究它有何用处 答：（1）对于三位阀，阀芯在中间位置时各油口的连通情况称为三位滑阀的中位机能。 （2）研究它可以考虑：系统的保压、卸荷，液压缸的浮动，启动平稳性，换向精度与平稳性。 20、画出直动式溢流阀的图形符号；并说明溢流阀有哪几种用法 答：（1） （2）调压溢流，安全保护，使泵卸荷，远程调压，背压阀。 21、液压泵完成吸油和压油必须具备什么条件 答：（1）具有密闭容积； （2）密闭容积交替变化； （3）吸油腔和压油腔在任何时候都不能相通。 22、什么是容积式液压泵它的实际工作压力大小取决于什么 答：（1）液压系统中所使用的各种液压泵，其工作原理都是依靠液压泵密封工作容积的大小交替变化来实现吸油和压油的，所以称为容积式液压泵。 （2）液压泵的实际工作压力其大小取决于负载。 23、分别说明普通单向阀和液控单向阀的作用它们有哪些实际用途 答：普通单向阀 （1）普通单向阀的作用是使油液只能沿着一个方向流动，不允许反向倒流。 （2）它的用途是：安装在泵的出口，可防止系统压力冲击对泵的影响，另外，泵不工作时，可防止系统油液经泵倒流回油箱，单向阀还可用来分隔油路，防止干扰。单向阀与其他阀组合便可组成复合阀。 单向阀与其他阀可组成液控复合阀 （3）对于普通液控单向阀，当控制口无控制压力时，其作用与普通单向阀一样；当控制口有控制压力时，通油口接通，油液便可在两个方向自由流动。 （4）它的主要用途是：可对液压缸进行锁闭；作立式液压缸的支承阀；起保压作用。 24、试举例绘图说明溢流阀在系统中的不同用处： （1）溢流恒压；（2）安全限压；（3）远程调压；（4）造成背压；（5）使系统卸荷。 答：（1）溢流恒压（2）安全限压（3）远程调压
机电一体化系统设计大作业
6011机电一体化系统设计基础大作业 责任教师高秋红 学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140 姓名： 一、基础知识题（每题10分，共40分） 1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？ 答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。 按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统 按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品 2. 机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。 答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示 （2）测试传感部分：光电编码器、信号处理 （3）能源：电源 （4）驱动部分：功放、电机 （5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台
3. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？ 机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。 4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤） 机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。 二、综合分析设计题（60分） 1．已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示。要求： （1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分） 要求给出传感器的类型及具体安装位置。 （2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。（40分） 要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。 解：依题意有两种测量方案 1）高速端测量方案： 传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。
自动控制原理大作业
自动控制原理大作业 学院：航天学院 专业：飞行器设计与工程 姓名：XX 学号：XXXXXXXXXXX
目录 自动控制原理大作业................... 错误!未定义书签。设计任务书............................ 错误!未定义书签。 一、设计过程 错误!未定义书签。 1.人工设计 错误!未定义书签。 2.系统校正前后bode图 错误!未定义书签。 3.性能指标验算数据 错误!未定义书签。 二、计算机辅助设计 错误!未定义书签。 1.Simulink仿真框图 错误!未定义书签。 2.Bode图 错误!未定义书签。 3.校正后的bode图： 错误!未定义书签。 4.校正前的bode图 错误!未定义书签。
5.阶跃响应曲线 错误!未定义书签。 校正后阶跃响应曲线.............. 错误!未定义书签。 校正前阶跃响应曲线.............. 错误!未定义书签。 6.校正装置电路图 错误!未定义书签。 三、设计结论 错误!未定义书签。 四、设计后的心得体会 错误!未定义书签。 五、参考文献 错误!未定义书签。
设计任务书 （钻机控制系统）技术要求：增益；阶跃信号输入时超调量22%，调整时间为；阶跃输入且干扰为零时误差为0；干扰为阶跃，输入为0时，稳态响应为。 一、设计过程 1.人工设计 已知阶跃信号输入时超调量,调整时间 根据高阶系统性能指标关系的经验公式 可得：，， 系统是单位负反馈系统，所以误差信号就是偏差信号E(s)。设和分别为R(s)、D(s)产生的误差信号，那么有
按题目要求 解得K=100 代入可知，校正前的开环传递函数为： 采用超前补偿即可满足。 超前补偿网络公式 满足： 解得,取，
液压第一次作业
1. 用一定量泵驱动单活塞杆液压缸，已知活塞直径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，被驱动的负载ΣR=1.2×105N。有杆腔回油背压为0.5MPa，设缸的容积效率ηV=0.99，机械效率ηM=0.98，液压泵的总效率η=0.9。求：1）使活塞运动速度为100mm/s的液压泵流量；2）电动机的输出功率。 2. 有一液压泵，当负载压力为p=80×105 Pa时，输出流量为96L/min，而负载压力为100×105Pa时，输出流量为94L/min。用此泵带动一排量V=80cm3/r的液压马达，当负载扭矩为120N·m时，液压马达机械效率为0.94，其转速为1100 r/min。求此时液压马达的容积效率。 3. 如附图20所示，两个相同的液压缸串联起来，两缸的无杆腔和有杆腔的有效工作面积分别为A1=100 cm2，A2=80 cm2，输入的压力p1=18×105Pa，输入的流量q=16L/min，所有损失均不考虑，试求：1）当两缸的负载相等时，可能承担的最大负载F max为多少；2）当两缸的负载不相等时，计算F1max和F2max的数值；3）两缸的活塞运动速度各是为多少？ 附图20 4. 泵和马达组成系统，已知泵输出压力p P=100×105Pa，排量V P=10cm3/r，机械效率ηmp=0.95，容积效率ηvp=0.9；马达排量V M=10cm3/r，机械效率ηmM=0.95，容积效率ηvM=0.9，泵出口处到马达入口处管路的压力损失为5×105Pa，泄漏量不计，马达回油管和泵吸油管的压力损失，试求：转速为1500r/min时，1）泵所需的驱动功率P rP；2）泵输出的液压功率P oP；3）马达输出转速n M；4）马达输出功率P M；5）马达输出转矩T M。
控制系统仿真实验报告
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
液压作业3
第三阶段作业 一、填空题 1．为了便于检修，蓄能器与管路之间应安装（截止阀），为了防止液压泵停车或泄载时蓄能器内的压力油倒流，蓄能器与液压泵之间应安装（单向阀）。 2．选用过滤器应考虑（过滤精度）、（通流能力）、（机械强度）和其它功能，它在系统中可安装在（泵的吸油口）、（泵的压油口）、（系统的回油路上）和单独的过滤系统中。 3．两个液压马达主轴刚性连接在一起组成双速换接回路，两马达串联时，其转速为（高速）；两马达并联时，其转速为 （低速），而输出转矩（增加）。串联和并联两种情况下回路的输出功率（相同）。 4．在变量泵—变量马达调速回路中，为了在低速时有较大的输出转矩、在高速时能提供较大功率，往往在低速段，先将（马达排量）调至最大，用（变量泵）调速；在高速段，（泵排量）为最大，用（变量马达）调速。 5．限压式变量泵和调速阀的调速回路，泵的流量与液压缸所需流量（自动相适应），泵的工作压力（不变）；而差压式变量泵和节流阀的调速回路，泵输出流量与负载流量（相适应），泵的工作压力等于（负载压力）加节流阀前后压力差，故回路效率高。（自动相
适应，不变；相适应，负载压力 6．顺序动作回路的功用在于使几个执行元件严格按预定顺序动作，按控制方式不同，分为（压力）控制和（行程）控制。同步回路的功用是使相同尺寸的执行元件在运动上同步，同步运动分为（速度）同步和（位置）同步两大类。 二、选择题 1．已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的（D）；差动连接的快进速度等于快退速度的（C ）。 （A）1倍（B）2倍（C）3倍（D）4倍 2．有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为（C ）；有两个调整压力分别为 5MPa和10MPa内控外泄式顺序阀串联在液泵的出口，泵的出口压力为（A）。 （A）5Mpa B）10MPa （C）15MPa 3．用同样定量泵，节流阀，溢流阀和液压缸组成下列几种节流调速回路，（B）能够承受负值负载，（C）的速度刚性最差，而回路效率最高。 （A）进油节流调速回（B）回油节流调速回路（C）旁路节流调速回路 4．为保证负载变化时，节流阀的前后压力差不变，是通过节
运动控制 大作业 单闭环直流调速系统仿真 直流电机Z
目录 本科生课程论文 ........................................................................... 错误!未定义书签。 一、仿真题目 (2) 单闭环直流调速系统仿真 (2) 二、仿真过程 (2) 2.1 仿真总图 (2) 2.2 PWM模块 (3) 2.3 电机模块 (3) 2.4 仿真结果 (4) 三、心得体会 (10)
一、仿真题目 单闭环直流调速系统仿真 直流电动机：型号为Z4-132-1，额定电压400N U =V ，额定电流52.2dN I =A ，额定转速为2610 r/min ，反电动势系数e C =0.1459 V ?min/r ，允许过载倍数λ=1.5；PWM 变换器开关频率：8KHz ，放大系数：s K =107.5；(538/5=107.5)，直流母线电压为538V 。 电枢回路总电阻： 0.368R =Ω； 时间常数：电枢回路电磁时间常数l T =0.0144s ，电力拖动系统机电时间常数 m T =0.18s ；转速反馈系数0.00383min/V s =?α(N n V /10≈)； 对应额定转速时的给定电压V U n 10* =。 ● 在matlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。其中PWM 变换器利用给 出的PWM 控制器模块和simulink/Powersystem 工具包中的功率封装模块搭建，不能直接利用传递函数建模。比例积分调节器进行积分和输出限幅，输出限幅值为+5和-5。 ● 给出采用比例调节器（7p K =）、比例积分调节器时（7p K =，1107 =τ ）空载起动 到额定转速的转速波形，并就稳态静差和动态性能进行对比，分析说明原因。 ● 给出采用比例积分调节器时（7p K =，1107 =τ ）的转速、电流、电枢电压波形， 分析空载起动过程中电流过流原因，请给出解决过流问题的方法。 ● 在4s 突加40%额定负载，给出仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输 出），并加载过程中波形变化加以分析，比较加载前后稳态转速，说明原因。 二、仿真过程 2.1 仿真总图
自动控制原理MATLAB仿真实验报告
实验一 MATLAB 及仿真实验（控制系统的时域分析） 一、实验目的 学习利用MATLAB 进行控制系统时域分析，包括典型响应、判断系统稳定性和分析系统的动态特性； 二、预习要点 1、 系统的典型响应有哪些 2、 如何判断系统稳定性 3、 系统的动态性能指标有哪些 三、实验方法 （一） 四种典型响应 1、 阶跃响应： 阶跃响应常用格式： 1、)(sys step ；其中sys 可以为连续系统，也可为离散系统。 2、),(Tn sys step ；表示时间范围0---Tn 。 3、),(T sys step ；表示时间范围向量T 指定。 4、),(T sys step Y =；可详细了解某段时间的输入、输出情况。 2、 脉冲响应： 脉冲函数在数学上的精确定义：0 ,0)(1)(0 ?==?∞ t x f dx x f 其拉氏变换为： ) ()()()(1 )(s G s f s G s Y s f === 所以脉冲响应即为传函的反拉氏变换。 脉冲响应函数常用格式： ① )(sys impulse ； ② ); ,(); ,(T sys impulse Tn sys impulse ③ ),(T sys impulse Y = （二） 分析系统稳定性 有以下三种方法： 1、 利用pzmap 绘制连续系统的零极点图； 2、 利用tf2zp 求出系统零极点； 3、 利用roots 求分母多项式的根来确定系统的极点 （三） 系统的动态特性分析 Matlab 提供了求取连续系统的单位阶跃响应函数step 、单位脉冲响应函数impulse 、零输入响应函数initial 以及任意输入下的仿真函数lsim.
飞行控制系统大作业
飞行控制系统大作业 一、飞机纵向俯仰角与速度控制系统设计 某飞机的纵向线性小扰动方程为： l o n l o n x A x B u =+ 其中 状态[]T x u q h αθ =?????，控制量[]T e T u δδ=?? 问题： 1、 分析飞机纵向动力学模态，求飞机的长周期与短周期阻尼与自然频率。 2、 对升降舵及油门单位阶跃输入下的飞机自然特性进行仿真，画出相应的状态曲线。 3、 采用短周期简化方法，求出传递函数()e q G s δ??。采用根轨迹方法设计飞机的 俯仰角控制系统，并进行仿真。 4、 基于长周期简化方法，求出传递函数()T u G s δ??，设计飞机的速度控制系统， 并进行仿真。 5、 基于纵向线性模型（状态方程），分别对速度控制与俯仰角控制进行仿真。 假设作动器特性为 10 10 s +。 要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线。 二、飞机侧向滚转角控制系统设计 某飞机的侧向线性小扰动方程为： l a t l a t x A x B u =+ 其中 状态[]T x p r βφψ=?????，控制量[]T a r u δδ=?? 问题： 1、 求出侧向运动方程的特征根，及对应的模态，求出荷兰滚模态的阻尼及自然频率。 2、 对副翼与方向舵单位阶跃输入下的自然特性进行仿真。 3、 采用简化方法，求出传递函数()a p G s δ??。采用根轨迹方法设计飞机的滚转角
控制系统，并进行仿真。 4、设计飞机航向控制系统，并进行仿真。 5、设计飞机方向舵协调控制律，基于侧向线性模型（状态方程），进行航向控制系统的仿真。 假设作动器特性为 10 10 s 。 要求：给出相应的传递函数，画出相应的结构图根轨迹图及仿真曲线，提交word 打印稿。 1.数据文件在dataX.mat文件中，按照学号的最后一位选择相应的数据文件。 如学号最后一位为5，则选择data5.mat文件作为你设计的数据。 2.在matlab中输入load data5 则可将数据导入， 其中alon为纵向系统阵，blon为纵向控制输入阵 alat为侧向系统阵，blat为侧向控制输入阵 控制量的单位为deg，状态变量的单位为（deg，deg/s，m） 3、由状态方程求传递函数用ss2tf（）函数。 4、仿真可以用simulink搭建仿真图。 5、仿真的输入采用单位阶跃。 6、曲线要标注单位，用plot画，不能直接copy scope中的图。 例：