飞行器控制系统课程设计

飞行器控制系统课程设计
飞行器控制系统课程设计

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课程设计任务书

学生姓名: 专业班级:

指导教师: 工作单位:

题 目: 飞行器控制系统设计 初始条件:

飞行器控制系统的开环传递函数为:

)

2.361(4500)(+=s s K s G 控制系统性能指标为调节时间s 01.0≤,单位斜坡输入的稳态误差000521.0≤,相角裕度大于84度。

要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写

等具体要求)

(1) 设计一个控制器,使系统满足上述性能指标;

(2) 画出系统在校正前后的奈奎斯特曲线和波特图;

(3) 用Matlab 画出上述每种情况的阶跃响应曲线,并根据曲线分析系统

的动态性能指标;

(4) 对上述任务写出完整的课程设计说明书,说明书中必须写清楚分析

计算的过程,给出响应曲线,并包含Matlab 源程序或Simulink 仿

真模型,说明书的格式按照教务处标准书写。

时间安排:

指导教师签名: 年 月 日

系主任(或责任教师)签名: 年 月 日

目录

1串联滞后—超前校正的原理...................... 错误!未定义书签。2飞行器控制系统的设计过程................ 错误!未定义书签。

2.1飞行器控制系统的性能指标 ...................... 错误!未定义书签。

2.2系统校正前的稳定情况 .......................... 错误!未定义书签。

............................................. 错误!未定义书签。

(2)

............................................. 错误!未定义书签。

2.3飞行器控制系统的串联滞后—超前校正 (4)

(4)

(6)

2.4系统校正前后的性能比较 (8)

(8)

(9)

(11)

3设计总结与心得体会 (12)

参考文献 (13)

自动控制系统课程设计说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 课程名称:自动控制理论课程设计 设计题目:直线一级倒立摆控制器设计 院系:电气学院电气工程系 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间:2016.6.6-2016.6.19 手机: 工业大学教务处

*注:此任务书由课程设计指导教师填写。

直线一级倒立摆控制器设计 摘要:采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性,运用根轨迹法设计了控制器,增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析,将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标,检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台,可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等,都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来,通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法,非常的直观、简便,在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性,许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象,不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象,了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法,掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡,光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡,计算机从运动控制卡中读取实时数据,确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等),并由运动控制卡来实现该控制决策,产生相应的控制量,使电机转动,通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。

PLC课程设计-自动双层停车场控制系统设计

河海大学常州校区毕业设计(论文) 自动双层停车位PLC课程设计 年级专业________ 12级电气自动化___________ 学生姓名___________ 韩发亮________________ 指导教师___________ 朱丹清________________ 评阅人____________________________________ 教学地点常州冶金技师学院__________

内容摘要 可编程序控制器(Programmable controlle)简称PLC,是近年来一种极为迅速,应用极为广泛的工业控制装置。它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统,它采用可编程程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。 随着汽车工业的发展,以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持 续发展战略等,决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。近年来由于汽车数量的快速增加,对停车场的需求必将日益提高,停车难的问题越来越突出,人们对停车的要求也越来越迫切。而对于快速发展的中国各个城市,停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。 关键词:pic;自动化;方便

前言 (1) 第1章课程内容及设计方案 (2) 1.1组成原理 (2) 第2章方案设计 (3) 2.1取车过程 (3) 2.2存车过程 (4) 2.3结构特点 (5) 2.4系统硬件设计 (5) 2.5外部硬件连接图 (6) 2.6操作面板设计 (7) 2.7控制线路图 (7) 2.8主电路图 (8) 第3章软件设计 (10) 3.1系统软件设计过程 (10) 3.1.1X10车盘的调试 (10) 3.1.2X11车盘的调试 (10) 3.1.3X12车盘的调试 (11) 3.1.4X13, X14车盘的调试 (11) 3.2梯形图 (11) 3.3语句表 (14) 第4章结束语 (17) 第5章谢辞 (18) 参考文献 (19)

机电产品设计实验报告

课程名称:机电产品现代设计方法上课时间:2015年春季 机电产品现代设计方法实验报告 姓名: 学号: 班级: 所在学院:机电工程学院 任课教师:张旭堂

一、实验项目与实验目的 实验项目: 典型机电产品多学科协同优化设计。 试验目的: (1) 掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成,包括建模软件、分析软件、协同平台。 (2)自主设计产品模型、分析过程、优化目标。 (3) 对得到的优化结果进行定性分析,解释结果的合理性,编写上机实验报告。 二、实验环境 网络协同设计环境,如下图所示:包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。计算机网络硬件环境和相应软件环境。图形工作站和路由器,安装协同设计仿真软件。

型 协同设计仿真平台组成 三、实验原理 典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图所示。 1)利用CAD建模工具,建立产品模型; 2)利用ADAMS建立产品运动学模型; 3)根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场; 4)用ADAMS分析得到的运动参数(位移、速度)。

协同设计仿真平台组成 四、实验内容与步骤 (1)总体方案设计 SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language,统一建模语言,一种面向对象的标准建模语言,用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展,是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言,用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。 在这里我们绘制参数图如下。在下面的参数图中,我们确定了系统中各部件的相互约束情况。

【VIP专享】运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间 2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博 __ 学号 41151093 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘 要 本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulation

课程设计—材料分拣控制系统

材料分拣控制系统设计 自动化专业课程设计

一.设计要求 设计于东控制系统模拟自动化工业生产过程,通过传感器采集信号,利用PLC 控制器实现对电机和气缸的控制,完成对不同材料的分拣,系统的调速定位控制可进行PID控制 主要技术参数 1.电源:AC220V±10%(带保护地三芯插座) 2.气源:0.2Mpa~0.85Mpa洁净压缩空气 3.分拣容: (1)金属与非金属料块 (2)某一颜色料块 (3)金属中某一颜色料块 (4)非金属中某一颜色料块 (5)金属中某一颜色料块和非金属中某一颜色料块 建议分拣颜色为:红、黄、蓝;建议分拣材料为:铁、铝、塑料 4.外形尺寸:800X500X1100 mm 二.设计方案 实物图

图一材料分拣装置结构图(正面) 1-输送带;2-输送带驱动电机;3-料块仓库;4-分类储存滑道;5-料仓料块检测传感器;6-电感式识别传感器;7-电容式识别传感器;8-颜色识别传感器;;9-旋转编码器;10-手动操作盘 图二材料分拣装置结构图(后面)

12-气缸;13-气源过滤减压阀;14-电磁阀;15-控制器;16-端子板;17-继电器;18-功能转换开关。 材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成,如图一和图二所示。 料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。使用时可将料块放入仓库中,当光电传感器感测到料块时系统开始运行,即启动输送带并由出库气缸将库最底层料块推入输送带。 电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。 自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时,对应的气缸将其推入应去的滑道;当料块的材料或颜色为非分拣要求时,经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。 控制器采用PLC。它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号,根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。 手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作,并实现自动运行的启动。 本装置还可以与其他装置联机运行(如本厂生产的机械手模型),构成连续性生产线模型。

控制系统仿真课程设计

控制系统仿真课程设计 (2010级) 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月

控制系统仿真课程设计(一) ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真,掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法,深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点,实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系,掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量,目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果,使蒸汽带水过多,若用此蒸汽推动汽轮机,会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢,严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低,水循环就会被破坏,引起水冷壁管的破裂,严重时会造成干锅,甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示,锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响,而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量(蒸汽流量)和给水流量,锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量,使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图

在给水流量及蒸汽负荷发生变化时,锅炉汽包水位会发生相应的变化,其分别对应的传递函数如下所示: (1)汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象,当给水增加时,一方面会使得汽包水位升高,另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,又会使得汽包中气泡减少,导致水位降低,两方面的因素结合,在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟,使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此,汽包水位在给水流量作用下,近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统,系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ (1.1) (2)汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下,当蒸汽流量突然增加时,瞬间会导致汽包压力的降低,使得汽包内水的沸腾突然加剧,水中气泡迅速增加,将整个水位抬高;而当蒸汽流量突然减小时,汽包内压力会瞬间增加,使得水面下汽包的容积变小,出现水位先下降后上升的现象,上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著,会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ (1.2) 常用的锅炉水位控制方法有:单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量,显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节,构成前馈-反馈符合控制系统,可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性,并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此,可将给水流量信号引入,构成三冲量调节系统,如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器(主回路),FC 表示给水流量控制器(副回路),二者构成一个串级调节系统,在实现锅炉水位控制的同时,可以快速消除给水系统扰动影响;而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。

机电综合课程设计

江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要:本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计; 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序, 向控制回路发送控制信号,进而控制工作台的动作,实现对硬件设备的控制。 关键词:键盘操作,单片机控制,数码管显示。 一.前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的

产物,是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质量。此外,由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多,且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求: (1)单片机控制系统电路原理图的设计 (2)控制系统电路印制版的绘制 (3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 (4)实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 (5)设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 (6)电气控制电路有相应的保护电路(过载、过压、欠压等) (7)熟悉机电系统常用元器件(PLC、交流电机、直流电机、步进电机) 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统,其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统,单元模块包括:单片机控制电路,键盘接口电路,键盘电路,显示电路,输入电路,控制电路,PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限,在设计中难免会有些许瑕疵,恳请老师指正。

飞机总体设计课程设计解析

南京航空航天大学 飞机总体设计报告——150座级客机概念设计 011110XXX XXX

设计要求 一、有效载荷 –二级布置,150座 –每人加行李总重,225 lbs 二、飞行性能指标 –巡航速度:M 0.78 –飞行高度:35000英尺 –航程:2800(nm) –备用油规则:5%任务飞行用油+ 1,500英尺待机30分钟用油+ 200海里备降用油。 –起飞场长:小于2100(m) –着陆场长:小于1650(m) –进场速度:小于250 (km/h)

飞机总体布局 一、尾翼的数目及其与机翼、机身的相对位置 (一)平尾前、后位置与数目的三种形式 1.正常式(Conventional) 优点:技术成熟,所积累的经验和资料丰富,设计容易成功。 缺点:机翼的下洗对尾翼的干扰往往不利,布置不当配平阻力比较大 采用情况:现代民航客机均采用此布局,大部分飞机采用的位移布局形式2.鸭式(Canard) 优点:1.全机升力系数较大;2.L/D可能较大;3.不易失速 缺点:1.为保证飞机纵向稳定性,前翼迎角一般大于机翼迎角; 2.前翼应先失速,否则飞机有可能无法控制 采用情况:轻型亚音速飞机及军机采用 3.无尾式( Tailless ) 优点:1.结构重量较轻:无水平尾翼的重量。 2.气动阻力较小——由于采用大后掠的三角翼,超音速的阻力更小 缺点:1. 具有稳定性的无尾飞机进行配平时,襟副翼的升力方向向下,引起升力损失 2. 起飞着陆性能不容易保证 采用情况:少量军机采用 综上所述,采用正常式尾翼布局 (二)水平尾翼高低位置选择 (a) 上平尾(b) 中平尾(c) 下平尾(d) 高置平尾(e) “T”平尾 选择平尾高低位置的原则 1.避开机翼尾涡的不利干扰:将平尾布置在机翼翼弦平面上下不超过5%平均气动力弦长的位置,有可能满足大迎角时纵向稳定性的要求。 2.避开发动机尾喷流的不利干扰 综合考虑后,选择上平尾 (三)垂尾的位置和数目 位置 - 机身尾部 - 机翼上部

控制系统课程设计

控制系统(1)课程设计指导书1 2012-2013学年第一学期 班级:电气定单2009级一班 指导教师:张开如 一、课程设计任务书 1.课程设计题目:双闭环直流调速系统的设计 2.课程设计主要参考资料 (1)电力拖动自动控制系统-运动控制系统,陈伯时主编,第3、4版,机械工业出版社 (2)电力电子技术(教材),王兆安,黄俊主编,机械工业出版社 (3)电力电子技术,孙树朴等编著,2000.7,中国矿业大学出版社 3.课程设计应解决主要问题 (1)推导双闭环调速系统的静特性方程式:工作段和下垂段静特性方程式; (2)计算系统的稳态参数; (3)用工程设计方法进行动态设计,确定ASR和ACR结构并选择参数(注:应考虑给定和反馈滤波); (4)画出三相全控桥式晶闸管整流电路图,计算晶闸管定额参数(电压、电流等)。 4.课程设计相关附件 这一项不填(所有相关图纸画在设计过程中的相关位置)。 5.时间安排 共四周:2012.8.27~2012.9.21。 第一、二周:2012.8.27~2012.9.7理论设计。要求:根据指导书进行设计。 第三、四周:2012.9.10~2012.9.21实验室调试(根据实验室情况,可以延期到四周后的周六或周日做实验)。 二、已知条件及控制对象的基本参数 (1)已知电动机参数为:额定功率P N=3kW,额定电压U N=220V,额定电流I N=17.5A,额定转速n N=1500r/min,电枢绕组电阻R a=1.25Ω,GD2=3.53N·m2。 (2)采用三相全控桥式晶闸管整流,整流装置内阻R rec =1.3Ω。平波电抗器电阻R L=0.3Ω。整流回路总电感L=200mH(考虑了变压器漏感等)。 (3)采用速度、电流双闭环调节。这里暂不考虑稳定性问题,设ASR和ACR均采用PI调节器,ASR 限幅输出U im*=-10V,ACR限幅输出U ctm=10V,ASR和ACR的输入电阻R o=20KΩ,最大给定U nm*=10V,调速范围D=20,静差率s=10%,堵转电流I dbl=2.1I N,临界截止电流I dcr=2I N。 (4)设计指标:电流超调量σi %≤5%,空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%,空载起动到额定转速的过渡过程时间 t S≤1.5s。 三、设计要求 (1)画出双闭环调速系统的电路原理图和系统的稳态结构图(设ASR和ACR均采用PI调节器); (2)推导系统的静特性方程式:工作段和下垂段静特性方程式; (3)计算系统的稳态参数,包括:推导计算K ASR公式、推导计算K ACR公式;计算C e、n cr(临界截止电流I dcr对应的电动机转速)、电流反馈系数β、K ASR、K S和K ACR; (4)用工程设计方法进行动态设计,决定ASR和ACR结构并选择参数(注:应考虑给定和反馈滤波); (5)动态设计过程中画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图; (6)画出三相全控桥式晶闸管整流电路图,计算晶闸管定额参数; (7)(此小题为选做)若选用锯齿波垂直移相相控触发电路,试画出与电流调节器输出信号和各晶闸管的连接线路图,并选择触发电路同步电压(画出晶闸管主电路及同步变压器)。 四、设计方法及步骤 1.稳态设计 (1)画系统的稳态结构图时,应先画出电路原理图,而此时的PI调节器只有两种状态:饱和-输出达到限幅植,不饱和-输出未达到限幅植。参考教材。 (2)在推导系统的静特性方程式时,注意所谓工作段是指调节器的输出未达到限幅植,此时的稳态结构图参考教材。下垂段静特性方程式是指速度调节器的输出达到限幅植,此时只有电流环起

双容水箱液位控制系统

内蒙古科技大学 控制系统仿真课程设计说明书 题目:双容水箱液位控制系统 仿真 学生姓名:任志江 学号:1067112104 专业:测控技术与仪器 班级:测控 10-1班 指导教师:梁丽

摘要 随着工业生产的飞速发展,人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工业生产具有积极有效的推动作用。然而,当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的,通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究滞后几年,甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问题,究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持,一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题,制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控制系统的仿真。在设计中,主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容包括:对水箱的特性确定与实验曲线分析,通过实验法建立了液位控制系统的水箱数学模型,设计出了控制系统,针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用MATLAB/Simulink建立液位控制系统,调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整定及各个参数的控制性能,对所得到的仿真曲线进行分析,总结了参数变化对系统性能的影响。 关键词:MATLAB;PID控制;液位系统仿真

目录 第一章控制系统仿真概述 (2) 1.1 控制系统计算机仿真 (2) 1.2 控制系统的MATLAB计算与仿真 (2) 第二章 PID控制简介及其整定方法 (6) 2.1 PID控制简介 (6) 2.1.1 PID控制原理 (6) 2.1.2 PID控制算法 (7) 2.2 PID 调节的各个环节及其调节过程 (8) 2.2.1 比例控制与其调节过程 (8) 2.2.2 比例积分调节 (9) 2.2.3 比例积分微分调节 (10) 2.3 PID控制的特点 (10) 2.4 PID参数整定方法 (11) 第三章双容水箱液位控制系统设计 (12) 3.1双容水箱结构 (12) 3.2系统分析 (12) 3.3双容水箱液位控制系统设计 (15) 3.3.1双容水箱液位控制系统的simulink仿真图 (15) 3.3.2双容水箱液位控制系统的simulink仿真波形 (16) 第四章课程设计总结 (17)

机电一体化系统综合课程设计说明书

机电一体化系统课程设计 X-Y数控工作台设计说明书 学校名称:湖北文理学院 班级学号:2013279129 学生姓名:张亮 班级:机电1321 2015年11月

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工,重复定位精度为±0.01mm,定位精度为0.025mm。 设计参数如下:负载重量G=150N;台面尺寸C×B×H=145mm ×160mm×12mm;底座外形尺寸C1×B1×H1=210mm×220mm×140mm;最大长度L=388mm;工作台加工范围X=55mm,Y=50mm;工作台最大快移速度为1m/min。 1.2 总体方案确定 (1)系统的运动方式及伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削,故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构,降低成本,采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 (2)计算机系统 本设计采用了及MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高,可靠性好,功能强,速度快,有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。

(3)X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性,又要求结构紧凑,所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙,采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大,因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差,从而提高运动平稳性,减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取,为达到分辨率的要求,需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图

飞行器设计与工程专业(卓越工程师)培养方案

飞行器设计与工程专业(卓越工程师)2017级本科培养方案一、专业简介 飞行器设计与工程专业依托航空宇航科学与技术学科及力学学科,将无人机、通用航空飞机、民用航空飞机、战斗机等飞行器作为重点对象,具有突出的专业特色。现具有专职教师9名,其中副教授2名,讲师7名,硕士生导师5名。近年来,完成多项省、市、国家级科研课题,完成航天科技集团、航天科工集团、中国商用飞机有限公司等重点专项课题,建立航空航天工程学部“创新飞行器设计实践基地,学生在实践基地完成创新型飞行器设计、制造和控制仿真等实践工作。 本专业注重工程教育与工程训练相结合,注重对学生创新精神和实践能力的培养,特别是在加强学生工程实践能力和综合能力培养方面取得了很好的实效,得到有关用人单位的高度评价。多年来招生和就业情况良好。 二、培养目标及服务面向 培养适应社会主义现代化建设和国家战略性航空航天产业迅猛发展需要的德、智、体、美等全面发展,具备较好的数学、力学基础知识和航空航天工程基本理论,具有较强的工程实践能力、技术创新意识、工程管理能力和综合素质的高级工程技术人员和研究人员。 毕业生应掌握空气动力、飞行器总体设计、强度分析、结构设计和飞行力学等方面的专业知识,熟悉间飞行器设计与制造相关领域的新技术,能够在航空航天企业、民航部门、科研院所、通用航空及相关领域中从事科研、设计、制造和开发等高级工程技术和管理方面的工作。 三、培养要求 1、具有较强的社会责任感、较好的人文素养和良好的职业道德,健全的人格和健康的体魄; 2、具有从事领域工作所需的自然科学知识和社会科学知识; 3、系统地掌握本专业领域宽广的基础知识,掌握飞行器设计基础、力学基础、机械设计、自动控制原理、电工与电子技术等方面的基础理论。 4、掌握本专业领域内所需的飞行器设计的空气动力、强度分析、结构设计和

运动控制系统课程设计报告

《运动控制系统》课程设计报告 时间2014.10 _ 学院自动化 _ 专业班级自1103 _ 姓名曹俊博__ 学号 指导教师潘月斗 ___ 成绩 _______

摘要 本课程设计从直流电动机原理入手,建立V-M双闭环直流调速系统,设计双闭环直流调速系统的ACR和ASR结构,其中主回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电,触发器采用KJ004触发电路,系统无静差;符合电流超调量σi≤5%;空载启动到额定转速超调量σn≤10%。并详细分析系统各部分原理及其静态和动态性能,且利用Simulink对系统进行各种参数给定下的仿真。 关键词:双闭环;直流调速;无静差;仿真 Abstract This course is designed from DC motor, establish the principles of V-M double closed loop DC speed control system design, the double closed loop dc speed control system and the structure, including ACR ASR the main loop thyristor three-phase bridge type all control the power supply and trigger the rectifier circuit KJ004 trigger circuit, the system without the static poor; Accord with current overshoots sigma I 5% or less; No-load start to the rated speed overshoot sigma n 10% or less. And detailed analysis of the system principle and the static and dynamic performance, and the system of simulink to various parameters set simulation. Key Words:double closed loop;DC speed control system;without the static poor;simulation

控制系统课程设计大纲

控制系统课程设计大纲 课程名称:《运动控制系统》课程设计 授课单位:电气工程学院 课程类型:专业课 授课学时及学分:讲课24学时 适用对象:自动化及相近专业 先修课程:电力拖动自动控制系统、电力电子技术、自动控制原理、电子技术 一、课程设计的目的 课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节,它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用,而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。因此,必须认真组织,周密布置,积极实施,以达到下述教学目的。 (1)通过课程设计,使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能,达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。 (2)通过课程设计,使学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风,达到提高学生基本素质的目的。 (3)通过课程设计,让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作,达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料的能力的目的。 (4)通过课程设计,使学生熟悉设计过程,了解设计步骤,掌握设计内容,达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的,为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。 二、课程设计的要求 (1)根据设计课题的技术指标和给定条件,在教师指导下,能够独立而正确地进行方案论证和设计计算,要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。(2)要求学生掌握直流调速系统的设计内容、方法和步骤。 (3)要求会查阅有关参考资料和手册等。 (4)要求学会选择有关元件和参数。 (5)要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。 (6)要求学会编写设计说明书。 三课程设计的选题原则 本课程设计的选题要坚持难易适度、繁简适量的原则,避免选题过于简易或过于繁难,以防学生无事可做或无力完成。 四、课程题目及设计内容 题目一:不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 (一) 性能指标要求: 稳态指标:系统无静差

双闭环比值控制系统-----课程设计

《过程控制》 课程设计报告 题目:双闭环比值控制系统的分析与设计姓名:王飞 学号:20106206 专业:自动化 年级:2010级 指导教师:李天华

目录 1 任务书-------------------------------------------------------- 1 1.1设计题目 --------------------------------------------------- 1 1.2设计任务 --------------------------------------------------- 1 1.3原始数据 --------------------------------------------------- 2 1.4设计内容 --------------------------------------------------- 2 2 研究背景 ------------------------------------------------------- 3 3 研究意义 ------------------------------------------------------- 4 4 研究内容 ------------------------------------------------------- 4 5 论文组织 -------------------------------------------------------- 5 5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -------------------------- 5 5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -------------------------- 8 5.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --------------------------- 11 5.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 ------------------------- 13 6 双闭环比值控制与串级控制的区别,以及各自的优缺点 --------------- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----------------------------- 16 6.2双闭环比值控制的优、缺点 ----------------------------------- 17 6.3串级控制的优、缺点 ----------------------------------------- 17 7 总结 ---------------------------------------------------------- 17 8 参考文献 ------------------------------------------------------ 17 附录:双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) -------------------- 18

机电液综合设计课程设计

本科课程设计(论文) 题目 机电液综合设计与实验 学 院 机械工程学院 年 级 07 专 业 机械工程及自动化 班 级 0708082 学 号 070808213 学生姓名 指导教师 张敬妹 管建峰 孟涛 论文提交日期 2010年1月5日

目录 1 任务书 1.1实验目的 1.2实验任务 2 课程设计 2.1 液压缸的设计计算 2.1.1 液压缸主要零件的材料 2.1 .2液压缸的内径D和活塞杆直径d的计算 2.1.3 液压缸壁厚的计算 2.1.4 液压缸工作行程的确定 2.1.5 缸盖厚度的确定 2.1.6 最小导向长度的确定 2.1.7校核d 2.6-2.12其它设计计算 3 综合实验 3.2.2 电气回路连接 3.2.3 基本工作过程 5 心得体会 参考文献 附录

1 任 务 书 1.1实验目的: 1. 熟悉、了解本实验台的组成 2. 掌握常见典型液压回路的设计、安装及调试 3. 掌握继电器控制电路的设计;PLC 控制程序的设计、安装及调试 4. 培养学生综合运用机械、液压、电气等知识及设计、安装调试等综合技能 1.2实验任务 (一)机械动作要求 ┏━━━━→┓ ┃ ┃工 进50 ┃快 退 ━━━━━━━━━━━→┓ ┗━━━━━━━←━━━━━━━ ━━┛ (二)设计参数 工作是最大负载F=8000N;液压缸工作压力为MPa p 00.21=;快进、快退速度V 快=5m/min;Ⅰ缸工进速度0.8m /m in V 1=;Ⅱ缸工进速度0.6m /m in V 11=;油缸内径与活塞杆直径比d/D=0.75;回油腔背压MPa p 5.02=;油路压力损失∑ΔP=0.3Mpa;Qmin=0.2L/min;夹紧油缸工作压力a 0.01P MP =夹;夹紧时间 m i n 2.00=夹T ;夹紧行程m 2.00=夹L 。 (三)设计内容 (1)绘制液压缸总图和绘制端盖零件图 (2)液压泵及匹配的电动机选择 (3)液压元件的选择 (4)按规定机械动作要求,设计液压传动系统原理图,设计电器控制系统 (5)液压传动装置的安装及电气控制系统的连接 (6)调试 2 液压传动系统的设计 2.1 选用液压元件如下表2-1: 图1-1

飞机总体设计课程设计报告

国内使用的喷气式公务机设计 班级: 0111107 学号: 011110728 姓名:于茂林

一、公务机设计要求 类型 国内使用的喷气式公务机。 有效载重 旅客6-12名,行李20kg/人。 飞行性能: 巡航速度: 0.6 - 0.8 M 最大航程: 3500-4500km 起飞场长:小于1400-1600m 着陆场长:小于1200-1500m 进场速度:小于230km/h 据世界知名的公务机杂志B&CA发布的《2011 Purchase Planning Handbook》,可以将公务机按照价格、航程、客舱容积等数据分为超轻型、轻型、中型、大型、超大型。 根据设计要求,可以确定我们设计的公务机属于轻型公务机:价格在700-1800万美元、航程在3148-5741公里、客舱容积在8.5-19.8立方米的公务机。与其他公务机相比,轻型公务机主要靠较低的价格、低廉的运营成本、在较短航程内的高效率来取得竞争优势。 由此,从中选出一些较主流机型作为参考 二、确定飞机总体布局 1、参考机型 庞巴迪航空:里尔45xr、里尔60xr 巴西航空:飞鸿300、 塞斯纳航空:奖状cj3 机型座位数巡航速度M 起飞场长m 着陆场长m 航程km 最大起飞重量kg 里尔45XR 9 0.79 1536 811 3647 9752 里尔60XR 9 0.79 1661 1042 4454 10659 飞鸿300 9 0.77 1100 890 3346 8207 奖状CJ3 9 0.72 969 741 3121 6300

2、可能的方案选择: 正常式 前三点起落架 T型平尾 / 高置平尾 + 单垂尾 尾吊双发涡轮喷气发动机 / 翼吊双发喷气发动机 / 尾吊双发喷气发动机 小后掠角梯形翼+下单翼 / 小后掠角T型翼+中单翼 / 直机翼+上单翼 3、最终定型及改进 1)正常式、T型平尾、单垂尾 ①避免机翼下洗气流和螺旋浆滑流的影响:1、减小尾翼振动;2、减小尾翼结构疲劳;3、避免发动机功率突然增加或减小引起的驾驶杆力变化 ②“失速”警告(安全因素) ③外形美观(市场因素) ④由于飞机较小,平尾不需要太大,对垂尾的结构重量影响不大 2)小后掠角梯形翼(带翼梢小翼)、下单翼 ①本次公务机设计续航速度0.6-0.8M,处于跨音速范围,故采用小展弦比后掠翼,后掠角大约30左右,能有效地提高临界M数,延缓激波的产生,避免过早出现波阻。 ②翼梢小翼的功能是抵御飞机高速巡航飞行时翼尖空气涡流对飞机形成的阻力作用,提高机翼的高速巡航效率,同时达到节油的效果。 ③采用下单翼,起落架短、易收放、结构重量轻;发动机和襟翼易于检查和维修;从安全考虑,强迫着陆时,机翼可起缓冲作用;更重要的是,因为公务机下部无货物仓,减轻机翼结构重量。 3)尾吊双发涡轮喷气发动机,稍微偏上 ①主要考虑对飞机的驾驶比较容易,座舱内噪音较小,符合易操纵性和舒适性的要求。 ②机翼升力系数大 ③单发停车时,由于发动机离机身近,配平操纵较容易; ④起落架较短,可以减轻起落架重量。 ⑤由于机翼与客舱地板平齐有点偏高,为了使发动机的进气不受影响,故将发动机安排的稍稍偏上。 4)前三点起落架,主起落架安装在机翼上 ①适用于着陆速度较大的飞机,在着陆过程中操纵驾驶比较容易。 ②具有起飞着陆时滑跑的稳定性。 ③飞行员座舱视界的要求较容易满足。 ④可使用较强烈的刹车,缩短滑跑距离。

自动控制系统课程设计

黑龙江科技大学 自动控制系统课程设计 课程名称自动控制系统课程设计 班级 学号 姓名

第一章系统工作原理 直流电机调速控制系统的原理框图如图1-1所示: 图1-1 原理框图 1.1 结构与调速原理 直流电机由定子和转子两部分组成,其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件,由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器(又称整流子)和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成,在其外圆处均匀分布着齿槽,电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后,以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。 直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的,利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波,斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。为了达到控制直流电机目的,在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。

第二章主电路的设计与分析 2.1 主电路的各个部分电路 主电路主要环节是:整流电路、斩波电路。 图2-1 调速系统 直流脉宽调速系统的组成如图2-1所示,由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电,电阻R1为起动限流电阻,C1为滤波电容。可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式,它是由四个功率IGBT管(VT1、VT2、VT3、VT4)和四个续流二极管(VD1、VD2、VD3、VD4)组成的双极式PWM可逆变换器,根据脉冲占空比的不同,在直流电机M上可得到正或负的直流电压。 2.1.1 整流电路 晶体二极管桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

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