控制系统设计作业讲诉
《控制系统的设计与制作作业设计方案》
《控制系统的设计与制作》作业设计方案一、项目背景控制系统是摩登工程领域中非常重要的一部分，它可以应用于各种领域，如机械、电子、自动化等。
本次作业设计旨在帮助学生深入理解控制系统的原理和应用，通过设计与制作一个简单的控制系统，来提高学生的动手能力和实践能力。
二、设计目标1. 了解控制系统的基本原理和组成结构；2. 掌握控制系统的设计与制作方法；3. 提高学生的动手能力和实践能力。
三、设计内容1. 硬件设计：设计一个简单的控制系统，包括传感器、执行器、控制器等组件；2. 软件设计：编写控制系统的程序，实现对系统的控制和监控；3. 系统调试：对设计的控制系统进行调试，确保系统正常运行。
四、设计步骤1. 硬件设计：a. 选择传感器和执行器：根据设计要求选择合适的传感器和执行器，例如温度传感器、电机等；b. 设计电路：根据传感器和执行器的特性，设计控制系统的电路；c. 组装硬件：将传感器、执行器等组件按照设计要求组装成一个完备的控制系统。
2. 软件设计：a. 编写程序：根据控制系统的功能需求，编写相应的控制程序，实现对系统的控制和监控；b. 调试程序：对编写的程序进行调试，确保程序能够正常运行。
3. 系统调试：a. 毗连硬件和软件：将设计好的硬件和软件毗连起来，进行系统调试；b. 调试系统：对系统进行调试，检查系统是否正常运行，调整参数以优化系统性能。
五、作业要求1. 学生需按照设计要求完成硬件设计、软件设计和系统调试；2. 学生需提交设计文档和实验报告，包括设计思路、实验过程和结果分析等内容；3. 学生需在规守时间内完成作业，并参与作业展示和讨论。
六、评分标准1. 硬件设计：20分2. 软件设计：30分3. 系统调试：20分4. 设计文档和实验报告：30分七、作业展示学生需将设计好的控制系统进行展示，展示内容包括系统功能、设计思路、实验结果等，同时需要回答老师和同砚的问题，展示作业的完成情况和进修效果。
《简单控制系统的设计作业设计方案》
《简易控制系统的设计》作业设计方案第一课时一、设计目标本次作业设计旨在援助同砚们加深对简易控制系统的理解，培育他们的实际动手能力和解决问题的能力。
通过设计和搭建一个简易的控制系统，同砚们能够精通控制系统的基本原理和方法。
二、设计内容1. 硬件部分：应用Arduino开发板搭建一个简易的温度控制系统。
系统包括一个温度传感器、一个液晶屏和一个风扇。
当温度传感器检测到环境温度超过设定值时，液晶屏会显示当前温度并启动风扇降温。
2. 软件部分：应用Arduino IDE编写控制程序，实现温度传感器和液晶屏的数据读取和显示，以及风扇的控制逻辑。
三、设计步骤1. 硬件搭建：毗连Arduino开发板、温度传感器、液晶屏和风扇，确保各部件正常工作。
2. 软件编写：编写Arduino程序，实现读取传感器数据、控制液晶屏显示和控制风扇逻辑。
3. 调试测试：测试控制系统的各功能是否正常，调整参数以满足设计要求。
4. 总结反思：总结设计过程中遇到的问题和解决方案，沉思控制系统的优化空间和改进方向。
四、参考资料1. 《Arduino编程实战教程》2. 《控制系统工程》教材3. Arduino官方网站和论坛五、评估标准1. 硬件部分：搭建稳定、毗连正确、工作正常的控制系统。
2. 软件部分：编写明晰、逻辑周密、功能完善的控制程序。
3. 效果展示：实现温度控制、数据显示和风扇控制的基本功能，并能够进行实时调整和显示。
4. 创新能力：能够在基础设计的基础上进行适当的改进和优化，展示出一定的创新能力和实际应用能力。
六、总结通过本次作业设计，同砚们将在实践中进修到控制系统的基本原理和方法，培育了动手能力和解决问题的能力。
同时也能够练习同砚的创新认识和实际操作能力，为他们将来的进修和工作打下良好的基础。
期望同砚们勤勉完成本次作业设计，取得抱负的效果。
第二课时一、课程背景：《简易控制系统的设计》是一门针对控制理论和实践的基础课程，旨在援助同砚精通控制系统设计的基本原理和方法。
《控制系统的设计与实施作业设计方案》
《控制系统的设计与实施》作业设计方案第一课时一、背景介绍：控制系统是摩登工程领域中不行或缺的部分，它卖力监测和控制系统的运行，以实现系统的稳定运行和优化性能。
因此，控制系统的设计与实施是工程领域中的重要课题之一。
本次作业设计旨在通过深度探究控制系统的设计与实施，培育同砚的设计能力和实践能力。
二、作业设计目标：1. 熟识控制系统的基本原理和设计方法；2. 精通控制系统的实施步骤和关键技术；3. 提高同砚的动手能力和创新认识；4. 培育同砚的团队合作能力和表达能力。
三、作业设计内容：1. 同砚将分成若干小组，每组确定一个控制系统设计项目，包括选题、方案设计、实施规划等内容。
2. 同砚需要对所选题目进行综合探究，包括文献调研、技术分析等，撰写设计方案书；3. 同砚需要按照设计方案书中的内容，实施所选题目标控制系统设计，并记录实施过程；4. 同砚需要依据实施结果，总结阅历和教训，撰写实施报告；5. 同砚将在教室评比中展示设计方案书和实施报告，由老师和同砚进行评审。
四、作业设计流程：1. 组队阶段：同砚自愿组队，每组3-5人，确定控制系统设计项目；2. 方案设计阶段：同砚分工合作，完成设计方案书；3. 实施阶段：同砚按照设计方案书的内容，实施控制系统设计；4. 报告撰写阶段：同砚依据实施结果，撰写实施报告；5. 评审阶段：同砚在教室上展示设计方案书和实施报告，老师和同砚进行评审。
五、作业评分标准：1. 设计方案书的完备性和新颖性（30%）；2. 实施过程的规范性和效果（30%）；3. 实施报告的逻辑性和表达能力（20%）；4. 团队合作能力和创新认识（10%）；5. 教室展示的表现和回答问题能力（10%）。
六、作业设计要求：1. 同砚需要重视理论与实践相结合，力求在设计与实施中发挥创新和表达能力；2. 同砚需要乐观参与团队合作，保证作业的顺畅完成；3. 同砚需要按时完成作业，并按照要求提交设计方案书和实施报告；4. 同砚需要恪守学术诚信，不得抄袭他人作品。
《简单控制系统的设计作业设计方案》
《简单控制系统的设计》作业设计方案一、作业目标：本次作业旨在让学生通过设计一个简单的控制系统，加深对控制系统原理和设计方法的理解，提高学生的实际操作能力和创新思维。
二、作业要求：1. 设计一个包含传感器、执行器和控制器的简单控制系统，实现对某一物理量的监测和控制。
2. 确定控制系统的输入和输出信号，设计传感器和执行器的接口电路。
3. 编写控制器的程序，实现对传感器采集数据的处理和对执行器的控制。
4. 调试控制系统，验证设计的正确性和稳定性。
5. 撰写实验报告，详细记录设计过程、实验结果和分析结论。
三、作业步骤：1. 确定控制系统的功能和结构：起首确定控制系统要监测和控制的物理量，例如温度、湿度等，然后确定控制系统的结构，包括传感器、执行器和控制器的选择和毗连方式。
2. 设计传感器和执行器的接口电路：根据控制系统的需求，设计传感器和执行器的接口电路，确保信号的稳定和可靠传输。
3. 编写控制器的程序：根据传感器采集的数据和控制系统的逻辑干系，编写控制器的程序，实现对执行器的控制。
4. 调试控制系统：毗连各个部件，进行控制系统的调试，验证设计的正确性和稳定性。
5. 撰写实验报告：详细记录设计过程、实验结果和分析结论，总结经验和教训，提出改进建议。
四、作业评分标准：1. 设计的控制系统功能完备，结构合理，实现对物理量的准确监测和控制。
2. 传感器和执行器的接口电路设计合理，信号传输稳定可靠。
3. 控制器程序编写规范，逻辑清晰，实现对传感器数据的有效处理和对执行器的精确控制。
4. 调试过程详细，结果准确，实验报告内容完备、结构清晰、表达流畅。
5. 学生在实验过程中表现积极主动，动手能力强，创新认识突出。
五、参考资料：1. 《控制系统工程导论》，刘宗林，机械工业出版社，2018年。
2. 《自动控制原理与设计》，张三，电子工业出版社，2019年。
3. 《控制系统设计与实践》，李四，清华大学出版社，2020年。
《控制系统作业设计方案》
《控制系统》作业设计方案一、设计目标：本次作业设计旨在帮助学生稳固和深化对控制系统的理论知识的理解，培养学生的动手能力和解决问题的能力，提高学生的综合应用能力和创新思维。
二、设计内容：1. 理论知识梳理：要求学生对控制系统的基本观点、分类、特点等进行梳理和总结，包括开环控制系统和闭环控制系统的区别、PID控制器的原理和应用等内容。
2. 案例分析：要求学生选择一个实际的控制系统案例，如温度控制系统、水位控制系统等，进行分析和仿真。
学生需要分析系统的输入、输出、传递函数等，并利用仿真软件进行模拟实验，观察系统的响应特性。
3. 设计实践：要求学生设计一个简单的控制系统，包括传感器、执行器、控制器等组成部分，并进行搭建和调试。
学生需要编写控制算法，调节参数，实现系统的闭环控制。
4. 创新思考：要求学生对控制系统的发展趋势和应用领域进行思考和探讨，提出自己的见解和建议，并结合实际案例进行分析。
三、设计要求：1. 学生需按时完成作业设计，并提交书面报告和实验数据。
2. 学生需独立完成作业设计，不得抄袭他人作业。
3. 学生需认真对待作业设计，积极参与讨论和交流，提高自己的进修能力和解决问题的能力。
四、评分标准：1. 理论知识梳理：30分2. 案例分析：30分3. 设计实践：30分4. 创新思考：10分五、参考资料：1. 《摩登控制理论与应用》2. 《控制系统工程》3. 《控制系统原理与设计》六、作业安排：1. 第一周：确定作业设计内容和要求，分组讨论。
2. 第二周：开始理论知识梳理和案例分析。
3. 第三周：进行设计实践和实验仿真。
4. 第四周：完成作业设计报告，进行效果展示和评分。
七、总结：通过本次作业设计，学生将能够全面了解控制系统的基本知识和应用技术，提高自己的实践能力和创新思维，为将来的进修和工作奠定坚实的基础。
希望学生们认真对待本次作业设计，取得优异的成绩。
感谢大家的支持和配合！。
《控制系统的实现作业设计方案》
《控制系统的实现》作业设计方案一、设计目标本次作业旨在帮助学生掌握控制系统的基本原理和实现方法，通过设计一个简单的控制系统来加深对课程知识的理解和应用。
二、设计内容1. 确定控制系统的目标：设计一个温度控制系统，使得系统能够根据设定的目标温度来控制加热器的工作状态，实现温度的稳定控制。
2. 系统组成部分：控制系统由传感器、控制器和执行器三部分组成。
传感器用于检测当前温度，控制器根据设定的目标温度和当前温度来控制执行器的工作状态，执行器则控制加热器的加热功率。
3. 设计步骤：a. 确定传感器类型和工作原理，选择合适的温度传感器。
b. 设计控制器算法，可以选择PID控制器或者其他控制算法。
c. 确定执行器类型，选择适合的加热器。
d. 搭建实验平台，毗连传感器、控制器和执行器，编写控制程序。
e. 进行实验测试，调整控制参数，优化控制效果。
三、实验过程1. 确定实验条件：设定目标温度为40摄氏度，初始温度为25摄氏度。
2. 搭建实验平台：毗连传感器、控制器和执行器，设置控制参数。
3. 运行控制程序：监测温度变化，观察控制效果。
4. 调整参数：根据实验结果调整控制参数，优化控制效果。
5. 记录实验数据：记录实验过程中的温度变化和控制效果，分析实验结果。
四、实验评判通过本次实验，学生将能够掌握控制系统的基本原理和实现方法，了解控制系统在工程领域的应用。
同时，通过实际操作和调试，学生将培养实验设计和问题解决能力，提高工程实践能力。
五、总结本次作业设计旨在帮助学生深入理解控制系统的实现过程，通过设计一个简单的控制系统来加深对课程知识的理解和应用。
希望学生能够认真进修，积极参与实验，掌握实验方法和技巧，提高自己的实践能力和解决问题的能力。
祝学生们顺利完成实验，取得优异成绩！。
《控制系统的组成和描述作业设计方案》
《控制系统的组成和描述》作业设计方案第一课时一、作业要求本次作业旨在让同砚深度了解控制系统的组成和描述，理解控制系统的基本原理及其在实际应用中的重要性。
通过本次作业，同砚应能够精通控制系统的基本观点、组成结构、工作原理等，并能够运用所学知识分析和解决实际问题。
二、作业内容1. 探究控制系统的基本观点和分类；2. 分析控制系统的组成结构和各部分功能；3. 描述控制系统的工作原理及其应用途景。
三、作业步骤1. 熟识控制系统的基本观点和分类：a. 阅读相关资料，了解控制系统的定义和分类；b. 沉思控制系统在实际生活中的应用。
2. 分析控制系统的组成结构和各部分功能：a. 进修控制系统的各组成部分，如传感器、执行器、控制器等；b. 探究各部分在控制系统中的详尽功能和作用。
3. 描述控制系统的工作原理及其应用途景：a. 了解控制系统的工作原理，包括反馈控制和前馈控制等；b. 分析控制系统在自动化生产、智能家居等领域的应用途景。
四、作业要求1. 提交一份包括探究报告、图表等内容的书面作业；2. 书面作业要求明晰、结构合理、表达准确；3. 鼓舞同砚进行实地调研和实践操作，提高实际动手能力。
五、评分标准1. 对控制系统的基本观点和分类理解深度，分析透彻，得出合理结论；2. 对控制系统的组成结构和各部分功能描述明晰准确，无遗漏；3. 对控制系统的工作原理及应用途景有深度理解，能够结合实际案例进行分析；4. 书面表达规范，结构明晰，语言流畅，文字无错别字。
六、作业提交时间作业提交时间为下周五，迟交作业将视状况扣除分数。
七、参考资料1. 《控制系统工程导论》2. 《摩登控制理论导论》3. 《控制系统设计与实践》以上为《控制系统的组成和描述》作业设计方案，期望同砚们能够勤勉完成，提高对控制系统的理解和应用能力。
祝各位同砚顺畅完成作业，取得优异效果！第二课时一、作业目标：通过本次作业，同砚将了解控制系统的组成和描述，精通控制系统的基本原理和运作方式，培育同砚的动手能力和实践操作能力，提高同砚对控制系统的熟识和理解。
《电子控制系统的设计与制作作业设计方案》
《电子控制系统的设计与制作》作业设计方案一、作业目标：本次作业旨在帮助学生掌握电子控制系统的设计原理和制作方法，培养学生的动手能力和创新思维，提高学生对电子技术的理解和应用能力。
二、作业内容：1. 确定项目：学生可以根据自己的兴趣和实际情况选择一个电子控制系统项目，比如温度控制器、光敏控制器、守时器等。
2. 设计方案：学生需要根据项目需求和功能要求，设计电子控制系统的电路图和程序流程图，包括传感器、控制器、执行器等元件的选型和毗连方式。
3. 制作原型：学生根据设计方案，利用电子元件和工具制作电子控制系统的原型，进行调试和优化。
4. 测试和展示：学生需要对电子控制系统进行测试，验证其功能是否正常，并进行展示和演示。
三、作业要求：1. 创新性：学生可以在设计和制作过程中发挥创造力，尝试新的想法和方法，提高作品的奇特性和实用性。
2. 实践性：学生需要亲自动手进行电路毗连和程序编写，培养实践能力和解决问题的能力。
3. 完备性：学生需要完成电子控制系统的所有步骤，包括设计、制作、测试和展示，确保作业的完备性和质量。
四、评分标准：1. 设计方案：包括电路图和程序流程图的完备性和合理性，元件选型和毗连方式的准确性。
2. 制作质量：原型的外观和毗连质量，电子元件的安装和固定方式，整体的美观和实用性。
3. 功能测试：电子控制系统的功能是否符合设计要求，是否能正常工作。
4. 展示效果：学生对电子控制系统的展示和演示效果，能否清晰地表达设计思路和实现方法。
五、作业提交要求：1. 作业报告：包括设计方案、制作过程、测试结果和展示效果的详细描述，以及遇到的问题和解决方法。
2. 原型展示：学生需要将制作的电子控制系统原型带到教室进行展示，进行现场演示和答辩。
3. 作业提交时间：作业需在规守时间内提交，逾期不予接收。
六、备注：本次作业旨在培养学生的动手能力和创新思维，帮助学生深入理解电子控制系统的设计原理和制作方法，欢迎学生积极参与并发挥自己的想象力和创造力。
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第一题：现控有哪些控制器结构，各有何特点，作用，用在什么场合？答：（1）状态反馈：特点：1、状态反馈将系统的每个状态变量乘以相应的反馈系数，然后反馈到输入端与参考输入相加形成控制律，作为受控系统的控制输入；2、不增加系统的维数（状态反馈解耦时也不增加系统的维数）；3、比不增加补偿器的输入反馈的效果要好；4、不增加新的状态变量；5、反馈增益阵是常矩阵，反馈为线性反馈；6、不改变受控系统的能控性，但不保证系统的能观性不变；7、对于完全能控的单输入系统能实现闭环极点的任意配置，而且不影响原系统零点的分布，但如果故意制造零极点对消，那么此时闭环系统将是不能观的；8、系统能镇定的充要条件是不能控子系统为渐近稳定。
作用：状态反馈增益阵K的引入不增加系统的维数，但可通过K的选择自由地改变闭环系统的特征值，从而是系统获得所要求的性能。
场合：（2）输出反馈：特点：1、采用输出矢量y构成线性反馈律；2、在技术实现上的方便性；3、输入反馈的HC和状态反馈的K相当，由于m<n，H可供选择的自由度远比K小，所以输入反馈只相当于一种部分状态反馈，只有当C=I时，HC=K，才能等同于全状态反馈，因此在不增加补偿器的情况下，输入反馈的效果不如状态反馈。
4、不增加系统的维数；5、不增加新的状态变量；6、反馈增益阵是常矩阵，反馈为线性反馈；7、不改变受控系统的能控性和能观性；8、对于完全能控的单输入-单输出系统不能实现闭环极点的任意配置；9、系统输出反馈能镇定的充要条件是其结构分解中的能控且能观子系统是输出反馈能镇定的，其余子系统是渐近稳定的。
作用：输出反馈增益阵H可以改变闭环系统的特征值，从而改变系统的控制性能；场合：（3）从输出到状态矢量导数•x：特点：1、加入从输出y到状态矢量导数的反馈增益阵G；2、不增加新的状态变量；3、反馈增益阵是常矩阵，反馈为线性反馈；3、对系统实现闭环极点任意配置的充要条件是该系统完全能观；4、系统能镇定的充要条件是其不能观子系统为渐近稳定。
作用：通过选择矩阵G改变系统的闭环特征值，从而影响系统的特性。
场合：（4）动态补偿器：特点：1、通过引入动态子系统来改善系统性能，这种动态子系统称为动态补偿器；2、系统维数等于受控系统和动态补偿器二者维数之和；3、具有串联连接和反馈连接两种形式，采用反馈连接比串联连接容易获得更好的性能；4、对于完全能控的单输入-单输出系统能实现闭环极点的任意配置的条件是1）该系统完全能观，2）动态补偿器的阶数为n-1（如果不要求“任意”配置，则动态补偿器的阶数可以进一步降低）作用：改善系统性能。
场合：使用状态观测器的状态反馈系统。
（5）前馈补偿器：特点：1、串接一个在待解耦系统的前面，使串联组合系统的传递函数矩阵称为对角型的有理函数矩阵；2、会使系统的维数增加。
作用：在解耦系统的具体综合问题中，使系统解耦。
场合：应用在解耦系统的具体综合问题中。
（6）状态观测器：特点：1、以系统的输入u和输出y为其输出量；2、线性定常系统的状态观测器存在的充要条件是系统的不能观子系统为渐近稳定的；3、系统必须完全能观，或其不能观子系统是渐近稳定的；4、观测器应有足够宽的频带（但从抑制干扰的角度看，又希望频带不要太宽）；5、观测器在结构上应尽可能简单，即具有尽可能低的维度，以便于物理实现；6、只要系统能控能观，则系统的状态反馈矩阵和观测器反馈矩阵可分别进行设计。
作用：解决了在确定性条件下受控系统的状态重构问题，从而使状态反馈成为一种可实现的控制律。
场合：应用于确定性条件下受控系统的状态重构问题。
第二题：控制器结构有哪些？具体的控制器有哪些，各有什么用？（PID类，超前-滞后类，陷波类，零极点对消类，小回路类（三回路干什么用？为什么？），前馈类，复合控制类）答：（一）控制器结构：1、串联校正；2、反馈校正；3、状态反馈校正：高阶系统需要较多的传感器来求得数目众多的状态变量，不经济；即使是低阶系统，往往也需要观测器来估计一部分状态变量；4、串联-反馈校正；5、前馈校正：控制器不在闭环里，所以原系统的特征根不受影响；前三个都是一自由度的结构，能实现的性能指标受到限制，4和5是二自由度结构。
（二）具体的控制器：1、PID类：控制量是误差信号的比例与积分和微分相加，容易在时域里实现和观察，这类控制器通常用时域方法来实现。
（1）PD控制器：特点：1、只需要两个运算放大器来实现;2、Kd越大，所需的电容值越大；3、他是一个高通滤波器；4、会放大高频噪声；5、通常会提高带宽和减少上升时间和调整时间；6、增大阻尼，减少超调量；7、增大增益裕度、相角裕度和Mr。
（2）PI控制器：特点：1、增大阻尼，减少超调；2、增加上升时间；3、减小带宽;4、增加增益裕度、相角裕度和Mr；5、过滤高频噪声；6、选择Ki和Kp使电路的电容值不至于过大很难；7、他是一个低通滤波器（3）PID控制器：特点：1、具有PI和PD的优点；2、是一个带通滤波器。
2、超前-滞后类：通常在频域里设计。
(1)相位超前控制器：特点：1、增加阻尼，通常降低上升和调整时间；2、会降低前向通道的传递函数靠近增益穿越频率的相位，从而增加相位裕度；3、减小前向通道传递函数的幅频特性曲线上在增益穿越频率处的斜率，从而增加增益和相角裕度；4、增加带宽，从而加快响应速度；5、不影响稳态误差；6、如果原系统不稳定或稳定裕度很小，使用单级超前控制会使带宽增加很多，从而难过滤从输入引入的噪声，但会对提高从靠近输出的地方引入的噪声的过滤能力，同时也会提高系统的鲁棒性；7、如果原系统不稳定或稳定裕度很小，使用单级超前控制很难奏效除非将放大器增益K设定为补偿 ，这将导致放大器增益很高，从而很不经济；8、单级超前可能会导致系统条件稳定；9、单级超前能补偿的相位不超过90度。
（2）相位滞后控制器：特点：1、增加系统的相对稳定性；2、减小带宽；3、增加上升时间和调整时间；4、系统对参数变化更敏感。
3、陷波类：1、用来消除非常靠近虚轴使系统震荡或不稳定的复极点；2、不必精确消除；3、能增加线性系统的稳定性；4、不影响系统的高频和低频性能。
(1)以零极点对消设计的陷波控制器；(2)陷波-相位滞后控制器；(3)陷波-PI控制器。
4、前馈类：1、一般与反馈同时作用使系统具有二自由度，这样反馈控制器中不能被过程传递函数消除的零点可以由前馈控制器来消除，同时保证闭环特征方程不变；2、也可以用前馈控制器来消除闭环传递函数中不受反馈控制器影响的极点；3、缺点是系统对前馈控制器的参数变化很敏感。
5、复合控制类：鲁棒控制器+前向控制器：1、提高系统的鲁棒性；2、减少噪声干扰。
6、小回路类：用快速回路来抑制干扰，而主回路由于种种原因一般都是窄带宽的。
（1）PID控制器：单独引入D到小回路里来（即速度反馈）：1、效果和PD控制器相似，但其闭环传递函数比PD少一个零点，因此效果要好；2、对于一型系统，减少斜坡误差系数但不影响阶跃误差系数；（2）带有源滤波的小回路控制器：对于一型系统，减少斜坡误差系数但不影响阶跃误差系数。
（3）三回路:1、各环可以增加带宽，增加系统响应的快速性；2、尤其是内环可以增加该环输出随输入的跟随性，对于干扰也有很好地快速抑制作用。
（4）相位超前控制器；（5）相位滞后控制器；大作业：一、题目：二、初始参数及要求直流电机基本参数为：220V；13.6A；1480r/min；Ce=0.131v/(r/min)；允许过载倍数λ=1.5；晶闸管装置：Ks=76；电枢回路总电阻R=6.58Ω; 时间常数：T l=0.018s，T m=0.25s，三相晶闸管整流电路的平均失控时间T s=0.00167s; 反馈系数：α=0.00337V/（r/min），β=0.4V/A；反馈滤波时间常数：Toi=0.005s，Ton=0.005s 稳态指标：在负载和电网电压的扰动下稳态无静差动态指标：电流超调量σi≤15%，电流调整时间t si≤0.7s；空载启动到额定转速时的转速超调量σn≤15%，转速调整时间t ss≤0.9s三、转速电流双闭环控制系统的组成系统中总共设置两个调节器，分别用来调节转速和电流。
转速负反馈和电流负反馈实现嵌套连接，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再利用电流调节器的输出控制电力电子变换器，从而形成转速、电流双闭环调速系统。
为了实现静、动态性能，调节器采用比例部分能够迅速响应控制作用，积分部分最终消除稳态偏差，因此两个调节器都采用PI调节器。
图1 双闭环直流调速系统的动态结构框图答：1、电流环的设计：首先应设计电流环的参数，因为它包含在速度环内。
如图1所示反电势反馈到电流环内部与电流环自身反馈形成了交叉反馈作用。
由于在实际系统中电磁时间常数远小于机电时间常数，电流的调节过程往往比转速的变化过程快得多。
反电势对电流环来说，只是一个变化缓慢的扰动，在电流调节器的快速调节过程中，可以认为反电势E 基本不变，即认为0≈∆E ，所以再设计电流环时，可以暂时不考虑反电势变化的动态作用，而将电势反馈作用断开，从而将电流环结构简化，如图2所示。
图2为使计算简便，再把反馈通道上的传递函数前移，得到图3。
图3可以看到，此时过程传递函数为()））（）（（1s 018.0100167.01s 005.06208.4s +++=s P 含有三个极点，其中极点s1=200，s2=598，远远大于s3=55.6，同时根据工程上的设计法，通常将电流环设计为一型系统，所以考虑用PID 控制器的零点消除这两个非主导极点，PID 控制器的形式设为()s1s 00167.01s 005.0s c ））（（++=K G 。
这样加了PID 控制器之后的电流环开环传递函数为()）（1s 018.0s s +=I K G ，是一个一型系统，按照要求超调量%15i ≤σ，所以选15%%106.0i <==σζ，这样，由241018.0ζ=I K 得，s K n I 7.0s 144.04t ,3.46,58.38s <====ωζω又有，满足要求。
则6208.4/I K K =≈8.35，最终PID 控制器的传递函数为()s ss G 0000697.0135.80557.0c ++=。
2、速度环的设计：1）经过上一步后，电流环的闭环传递函数为()58.38018.045.96s 2++=s s G d ，忽略高次项，上式可降阶近似为()58.3845.96s +=s G d ，近似条件为T K I 31cn ≤ω,其中cn ω为速度环开环频率特性的截止频率，T 为高次项的系数此时即为0.018。
2）此时，在像设计电流环时一样，把反馈通道的传递函数前移，则未加速度环控制器的速度环开环传递函数为)1005.0)(102592.0(685.1++s s s ，再把两个小时常数的惯性环节合并得)103092.0(s 685.1+s ，近似条件为005.002592.0131cn ⨯≤ω=29.28 3）选用PI 控制器：ss K G n n c ττ)1(0+=，校正后速度环开环传递函数为())103092.0(12++=s s K s G ns N n τ，其中685.1nn ⨯=τK K N 。