控制工程大作业(打印轮的控制分析)
工程项目管理大作业样例
一、引言随着我国经济的快速发展，工程项目规模不断扩大，工程项目管理的重要性日益凸显。
为了提高工程项目管理水平，本文以某工程项目为例，对工程项目管理进行深入探讨。
二、工程项目概况某工程项目为新建住宅小区，总建筑面积约20万平方米，包括住宅楼、商业楼、地下车库等。
项目总投资约5亿元，建设周期为3年。
三、工程项目管理目标1. 确保工程质量达到国家标准；2. 按时完成工程建设任务；3. 严格控制项目成本；4. 保障施工安全，确保施工人员生命财产安全。
四、工程项目管理措施1. 组织管理（1）建立健全项目管理机构，明确各部门职责和权限；（2）加强项目管理人员的培训和选拔，提高管理团队的整体素质；（3）建立健全项目管理制度，规范项目管理工作流程。
2. 质量管理（1）严格执行国家相关质量标准，确保工程质量；（2）建立健全质量保证体系，对施工过程进行全过程质量控制；（3）加强施工材料、设备的质量检验，确保施工材料、设备符合要求。
3. 进度管理（1）编制合理的施工进度计划，确保工程按期完成；（2）加强施工进度控制，对施工过程中出现的问题及时调整；（3）定期召开进度协调会，确保各阶段工程进度顺利推进。
4. 成本管理（1）制定合理的成本预算，严格控制项目成本；（2）加强成本核算，对项目成本进行全过程监控；（3）优化施工方案，降低施工成本。
5. 安全管理（1）建立健全安全生产责任制，明确各级人员的安全职责；（2）加强施工现场安全管理，严格执行安全操作规程；（3）定期开展安全教育培训，提高施工人员的安全意识。
五、结论本文以某工程项目为例，对工程项目管理进行了深入探讨。
通过建立健全的组织管理、质量管理、进度管理、成本管理和安全管理等措施，有效提高了工程项目管理水平，确保了工程项目的顺利实施。
在实际工作中，还需不断总结经验，持续改进工程项目管理，为我国基础设施建设贡献力量。
控制工程 作业问题及习题答案PPT29页
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。—— —西塞 罗
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
控制工程大作业(打印轮的控制分析)
控制工程大作业(打印轮的控制分析)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII控制工程基础大作业打印机中打印轮控制系统分析学院：机械工程及自动化学院班级：车辆工程2班姓名：学号：图1图1所示为打印机中打印轮控制系统的原理图。
系统由打印轮（负载）、直流电动机及用于速度反馈的增量编辑器等组成。
打印轮一般有96个字符位置。
控制打印轮的位置，就是使需要的字符放在硬拷贝打印锤前。
打印轮直接安装在电动机轴上能在正反两个方向旋转。
编码器是一种将直线或旋转位移变换为数码或脉冲信号的装置。
打印轮控制系统的控制目标是控制打印轮的位置。
其原理是：当给出打印某个字符的指令时，通过指令传输电路，控制系统首先将它转换成总距离及行进方向信号，然后命令电动机驱动打印轮去校正位置。
在此过程中，控制系统首先通过速度控制方式，驱动电动机打印轮系统按一定规律的转速旋转。
当负载驱动到希望的位置附近后，通过位置控制方式，把位置误差控制到零，驱动打印轮在没有延迟或过大震荡的条件下尽快精确到位。
对于编码器—误差检测器，有 )()()(t t t t o i θθθ-=....................)()(s t K t e e θ=......................② 式中：s K ——编码器增益。
在位置控制方式中，微处理机只不过把编码器的输出与给定参考位置进行比较，在送出与该两信号之差成比例的误差信号。
对于增益为A K 的功率放大器，有 )()(a t e K t e A =.........................③ 对于永磁直流电动机，有 )()()()(at e t e t i R dtt di L b a a a a -=+...............④ )()(t w K t e M b b =...............................⑤ )()(T t i K t T a M =................................⑥ )()()(t T t Bw dtt dw JM M M =+................⑦ 式中：b K ——电动机反电动势常数； T K ——电动机转矩常数； M w ——电动机转速； M T ——电动机输出转矩；J ——折算到电动机轴上的总转到惯量； B ——折算到电动机轴上的总粘贴阻尼系数； 其余符号意义见图1。
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第一章反馈控制系统的基本组成：给定元件、测量元件、比较元件、放大元件、执行元件、校正元件。
输入信号：)(t r 输出信号：)(t c 偏差信号：)(t e 误差信号：)(t ε 扰动信号：)(t n前向通道：信号从输入端沿箭头方向到达输入端的传输通道主通道：前向通道可以由多个，其中有一个是主通道。
主反馈：从输出端到输入端的反馈。
反馈通道：与前向通道信号传递方向相反的通道。
局部反馈：从中间环节到输入端或从输出端到中间环节的反馈.对控制系统的性能要求：1-稳定性（首要条件） 2-快速性 3-准确性第三章传递函数定义：单输入单输出线性定常系统在零初始条件下，输出量的拉式变换与其输入量的拉氏变换之比。
传递函数性质：（1）传递函数只取决于系统和元件的结构和参数，与外作用及初始条件无关。
（2）传递函数只适用于线性定常系统，因为它是由拉氏变换而来的，而拉氏变换是一种线性变换。
（3）一个传递函数只能表示一个输入对应一个输入的函数关系，至于信号传递通道中的中间变量，传递函数无法全面反映。
（4）由于传递函数是在零初始条件下定义的，因而它不能直接反映在非零初始条件下系统或元件的运行情况。
（5）传递函数是复变量s 的有理真分式函数，它的分母多项式s 的最高阶次n 总是大于或等于其分子多项式s 的最高阶次m ，即n>=m.（6）传递函数可以由量纲，也可以无量纲。
（7）物理性质不同的系统、环节或元件，可以具有相同类型的传递函数。
（8）传递函数与单位脉冲响应函数一一对应，是拉氏变换与反变换的关系。
（9）一定的传递函数有一定的零、极点分布图与之对应，因此传递函数的零、极点分布图也表征了系统的动态性能。
典型环节的传递函数： 1、比例环节：凡是输出量与输入量成正比，并且输出不失真也不延迟地反映输入的环节。
传递函数：G(s)=C(s)/R(s)=K2、惯性环节：输出量延缓地反映输入量的变化规律。
一般包含一个储能元件和一个耗能元件。
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汽车悬挂系统MATLAB 仿真分析机电09-2班安廷豪0907060201汽车悬挂系统一、引言挂系统就是指由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成整个支持系统。
悬挂系统应有的功能是支持车身，改善乘坐的感觉，不同的悬挂设置会使驾驶者有不同的驾驶感受。
外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力，决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性，是现代轿车十分关键的部件之一。
悬挂系统存在的意义有二：隔离路面的不平使行驶更舒适；行经不平路面时保持轮胎与路面接触。
而改良悬挂对“飞车党”来说只有一个目的就是改善操控性。
弹簧是悬挂系统的主要组成部分。
悬挂系统的弹簧以圈状弹簧最常用，原因是容易制作、性能效率高、价格低。
弹簧在物理学上的定义就是储存能量，当我们施一固定的力於弹簧，它会产生变形，当我们移开施力则弹簧会有恢复原状的趋势，但弹簧在回弹时振荡的幅度往往会超过它原来的长度，直到有磨擦阻力的出现才会减缓弹簧回弹后造成的自由振荡，这减缓弹簧自由振荡的工作通常是避震器的任务。
二、数学模型图1 工作原理图设汽车轮胎的垂直运动x i作为输入位移，汽车车体的垂直运动x0作为输出位移，则根据牛顿第二定律，得到系统的运动方程：m1x’’=c (x0’-x’)+K2(x0-x)+ K1 (x i-x)m2 x0’’=-c(x0’-x’)- K2(x0-x)已知初始条件为零，对上面两式分别进行拉氏变换，得：[m1S2+cS+（K1+K2）]X(S)=（cS+K2）X0（S）+K1X i (S)[m2 S2+cS+K2]X0(S)=(cS+K2)X(S)由这两个拉氏变换等式可画出系统的方块图，如图2所示。
图2 简化的汽车悬挂系统方块图消去中间变量X（S）,整理得到简化的汽车悬挂系统的传递函数：X0（S）/ X i (S)= K1 (cS+K2)/m1m2S4+(m1+m2)cS3+[K1m2+(m1+m2)K2]S2+K1cS+K1K2 由上式可见，这个简化的汽车悬挂系统式4阶系统。
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A/D 模块
模拟量α、β 角度
3.2 液压系统设计
3.2.1静态设计 所需要设计的系统参数如下所示： （1）4个支撑缸，每个液压缸有效行程0.5m； （2）每个液压缸额定载荷200kN； （3）每个液压缸额定载荷时最大速度0.02m/s； （4）空载时每个液压缸独立运动最大速度为0.2m/s。
2.5 控制器的选择
1、工程机械通用控制器： 目前，通用运动控制器种类主要包括PC-Based运动控 制器和PLC-Based运动控制器两种。PC-Based运动控制器 以PC机为控制平台，具有开放性、互换性、可扩展性、软 硬件资源的丰富性等优点，但这类控制器体积太大，无法满 足工程机械这类车载系统的有限安装空间的约束，且在防振、 防尘、防水、耐高温等方面均不能达到工程机械车载系统的 要求。而PLC-Based运动控制器以PLC为控制平台，具有体 积小、可靠性高、通用性强、开发周期短等优点，是从传统 继电器控制演化而来的，它采用顺序循环扫描方式工作，一 次循环的顺序依次为：扫描输入→更新输入缓冲区→进行运 算和处理→更新输出缓冲区→输出驱动，该运行特性非常适 合于顺序和离散控制领域，而在工程机械运动控制领域通常 需要控制若干并行过程、进行运动规划等，PLC难以满足这 些要求。因此，在工程机械领域主流的运动控制器为工程机 械专用控制器。该类控制器除具备常规运动控制器必须具备 的功能外，还具有对工程机械行业较强的针对性和专用性 。
1.1背景和意义
在液压传动系统中，同步控制要求非常普遍。但是，由 于液压系统的液体压缩、泄漏，负载的不均匀，摩擦阻力的 差异等特点，尤其是在外载力较大和外载力不断变化及设备 运动行程较大等因素的影响下，实现多个液压缸较高精度有 很大困难。 目前在一些复杂的控制系统中不管是采用经典控制方法 还是采用解耦控制方法，都要求建立对象的精确数学模型。 而当这些模型不精确或是具有非线性、时变等特性时，它的 控制效果就很难满足要求。对于这些问题的解决，通常采用 自适应控制技术或者智能控制方法，它们能对一些复杂的对 象进行满意的控制。调平系统就是因为它的强耦合性和强非 线性，很难建立一个精确的数学模型。到目前为止很多研究 人员都提出了自己的控制模型和控制方法。目前调平控制主 要向智能控制的方向发展，解决由于平台非刚性形变使调平 精度提高困难的问题。研究平台调平控制系统的传递函数、 控制算法、控制器的设计及系统的实际性能分析具有一定的 理论意义。
“控制工程基础”大作业
“控制工程基础”课程大作业一．题目：下图所示为打印机中打印轮控制系统的原理图。
系统由打印轮(负载)、直流电动机及用于速度反馈与位置反馈的增量编码器等组成。
1.对于编码器-误差检测器，有)()()(t t t o i e θθθ-=)()(t K t e e s θ=式中：-s K 编码器增益。
2.在位置控制方式中，处理器把编码器的输出与给定参考位置信号进行比较，再送出其偏差信号。
对于增益为A K 的功率放大器，有)()(t e K t e A a =对于永磁直流电动机，有⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=+==-=+)()()()()()()()()()()(t T t B dt t d J t i K t T t K t e t e t e t i R dt t di L M M M a T M M b b b a a a a aωωω 式中：-b K 电动机反电动常数；-T K 电动机转矩常数；-M ω电动机转速； -M T 电动机输出转矩；-J 折算到电动机轴上的总转动惯量；-B 折算到电动机轴上的总粘性阻尼系数。
电动机输出量为：)()(),()(t t t dtt d M o M M θθωθ== 二．问题1. 请画出以)(t i θ为输入，)(t o θ为输出的系统动态结构图，进而自行选取一组参数写出系统的数学模型（传递函数，三阶）；2. 当0≈a L 时，重新求出系统简化的数学模型（传递函数，二阶）；3. 应用matLab 软件分析该二阶系统在不同参数模型下的单位阶跃响应曲线，从而分析系统的动态性能（N M t t t p s p r ,,,,等）；4. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行稳态分析（主要分析稳态误差）；5. 应用matLab 软件对该二阶系统在不同参数模型下进行频域分析（主要应用Bode 图进行分析，分析其稳定裕量）；6. 如参数模型不稳定或虽然稳定但性能指标（动态性能指标和稳态性能指标）不满足要求时，通过加入PID 控制使其稳定或满足性能指标要求，从而完成PID 校正设计。
控制工程基础吉林大学,网络教育,大作业答案
一简答题（每小题10分，共50分）1. 已知系统的传递函数写出极点和零点答：s+a=0 s=-a 时零点 （s+b ）(s+1)(s+5)=0 s=-b 或s=-1或s=-5 时极点2. 已知系统开环传递函数 ，写出开环增益和系统的型别。
答：开环增益是每个因式的常数项都为1，由此得到：)12.0)(1)(11.0(5)1(10++++s s s s a ，所以开环增益是2510=。
系统型别直接看开环传递函数的分母中包含积分项s 的阶数，此题中s 阶数为1，故型别为1型。
3. 有哪些建立控制系统数学模型的方法？答：建立控制系统的数学模型有两种基本方法：一种是根据控制系统内部的运动规律,分析各种变量间的因果关系而建立起来的系统的数学模型。
这种方法称为机理建模或理论分析法；另一种方法则是根据实际测试的数据或计算数据，按一定的数学方法，归纳出系统的数学模型，这种方法称为系统辨识法或试验分析法。
在对控制系统的运动机理、内部规律比较了解的情况下，适合应用机理建模法。
用这种方法建立的数学模型,能科学地揭示系统内部及外部的客观规律，因而代表性强，适应面广。
在系统运动机理复杂很难掌握其内在规律的情况下，往往需要按系统辨识的方法得到系统的数学模型，这种模型是根据具体对象而得出的，因而适应面较窄,通用性差。
4. 什么是控制系统的数学模型？答：控制系统的数学模型主要是指描述控制系统及其各组成部分特性的微分方程、状态空间表达式、差分方程、传递函数、频率特性以及基于神经网络、模糊理论而建立的模型等。
5. 什么是香农采样定理？答：香农采样定理:如果模拟信号(包括噪声干扰在内)频谱的最高频率为fmax,只要按照采样频率f>=2fmax 进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.二 综合分析题（每小题25分，共50分）1. 设单位反馈系统的开环传递函数为试设计一串联超前校正装置，使系统满足如下指标：(1)相角裕度 ；(2)在单位斜坡输入下的稳态误差(3)截止频率2. 已知单位负反馈系统的开环传递函数G0（s）=，要求该系统在r（t）=Rt信号作用下稳态误差e ss（∞）=0，试设计串联校正环节。
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控制分析)
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控制工程基础大作业打印机中打印轮控制系统分析
学院：机械工程及自动化学院
班级：车辆工程2班
姓名：
学号：
图1
图1所示为打印机中打印轮控制系统的原理图。
系统由打印轮
（负载）、直流电动机及用于速度反馈的增量编辑器等组成。
打印轮一般有96个字符位置。
控制打印轮的位置，就是使需要的字符放在硬拷贝打印锤前。
打印轮直接安装在电动机轴上能在正反两个方向旋转。
编码器是一种将直线或旋转位移变换为数码或脉冲信号的装置。
打印轮控制系统的控制目标是控制打印轮的位置。
其原理是：当给出打印某个字符的指令时，通过指令传输电路，控制系统首先将它转换成总距离及行进方向信号，然后命令电动机驱动打印轮去校正位置。
在此过程中，控制系统首先通过速度控制方式，驱动电动机打印轮系统按一定规律的转速旋转。
当负载驱动到希望的位置附近后，通过位置控制方式，把位置误差控制到零，驱动打印轮在没有延迟或过大震荡的条件下尽快精确到位。
对于编码器—误差检测器，有 )()()(t t t t o i θθθ-=....................
)()(s t K t e e θ=......................② 式中：s K ——编码器增益。
在位置控制方式中，微处理机只不过把编码器的输出与给定参考位置进行比较，在送出与该两信号之差成比例的误差信号。
对于增益为A K 的功率放大器，有 )()(a t e K t e A =.........................③ 对于永磁直流电动机，有 )()()()
(a
t e t e t i R dt
t di L b a a a a -=+...............④ )()(t w K t e M b b =...............................⑤ )()(T t i K t T a M =................................⑥ )()()
(t T t Bw dt
t dw J
M M M =+................⑦ 式中：b K ——电动机反电动势常数； T K ——电动机转矩常数； M w ——电动机转速； M T ——电动机输出转矩；
J ——折算到电动机轴上的总转到惯量； B ——折算到电动机轴上的总粘贴阻尼系数； 其余符号意义见图1。
电动机输出量为
)(d (d t w t
t M M =）
θ...............................⑧ )()(o t t M θθ=...................................⑨
（1）取式 ~⑨的拉氏变换，可以画出以i θ为输入、o θ为输出的系统 框图，如图2所示。
图2
由此可求出系统闭环传递函数为 T
A s T b a a T
A i o K K K s K K Ts s T Bs R K K K s s s ++++=
ΘΘ=
Φ)1)(1()()()(s 开环传递函数为 s
)1)(1()(T b a a T
A s K K Ts s T Bs R K K K s G +++=
式中，a a
R L T =
a ；B J
T =。
现取a R =1Ω，a L =0.04L ，J=0.12kg m ⋅,rad V K /1b =,T K =1.2Nm/A ， B=0.2Nms/rad ，s K =4，A K =2。
代入以上数据得出
6
.94.108.1004.06
.9)s (23+++=
ΦS S S
S
S S s G 4.108.1004.06
.9)(2
3++= （2）当0a ≈L 时
6
.94.11.06
.9)(2++=
ΦS S s
S
S s G 4.11.06
.9)(2
+=
（3）利用Matlab软件绘制该二阶系统的单位阶跃响应曲线,其程序如下：
num=[9.6];
den=[0.1 1.4 9.6];
step(num,den);
grid
该系统的单位阶跃响应曲线如图3所示
图3
由图3可得该系统的上升时间
t=0.222s
r
峰值时间p t=0.461s
最大超调量
M=4.04%
p
调整时间s t=0.606s
振荡次数N=1
（4）利用Matlab软件对该二阶系统进行稳态分析①判断系统稳定性：求该系统的闭环极点
Matlab计算程序：num=[9.6];
den=[0.1 1.4 9.6];
[p,z]=pzmap(num,den);
pzmap(num,den);
title('Pole-Zero Map');
hold on;
roots(den)
计算结果： ans =
-7.0000+6.8557i
-7.0000-6.8557i
系统的闭环零极点分布如图4所示。
由计算结果可知，该系统的2个闭环极点均具有副实部，故系统稳定。
②求系统的稳态误差：
Matlab程序为：num=[9.6];
den=conv([1 0],[01 1.4 9.6]);
s1=tf(num,den);
sys=feedback(s1,1);
t=[0:0.01:0.1]';
num1=sys.num{1};
den1=[sys.den{1},0,0];
sys1=tf(num1,den1);
y1=step(sys1,t);
num2=1;
den2=[1 0 0 0];
sys2=tf(num2,den2);
y2=impulse(sys2,t);
subplot(121),plot(t,[y2,y1]),grid
subplot(122),es=y2-y1;plot(t,es),grid
ess=es(length(es));
ess
其结果为：0050
e
.0
ss
误差曲线图5所示
图5
（5）①利用Matlab软件绘制该系统的伯德图,其程序如下：
num=[9.6];
den=[0.1 1.4 0];
bode(num,den)
grid
该系统的伯德图如图6所示
图6
利用Matlab软件绘制该系统的尼奎斯特图,其程序如下： num=[9.6];
den=[0.1 1.4 0];
nyquist(num,den)
grid
该系统的尼奎斯特图如图7所示
图7
②求系统的稳定裕量、幅值穿越频率、相位穿越频率 Matlab程序如下：
den=[0.1 1.4 0];
num=[9.6];
[gm,pm,wcg,wcp]=margin(num,den)
结果为： gm =Inf
pm =65.9090
wcg =Inf
wcp =6.2599
所以该系统的稳定裕量：无幅值裕度相角裕度pm =65.9090
rad 穿越频率：无幅值穿越频率相位穿越频率wcg =6.2599s。