机电系统控制技术大作业

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哈工大 机电控制系统 大作业二

哈工大 机电控制系统 大作业二

1. 设计题目
设一由环形分配器、驱动电路和四相反应式步进电机组成的开环控制系统,试设计该系统的环形分配器,实现以下功能。

(1)步进电机组成的开环控制系统具有上电复位和手动复位功能;
(2)步进电机组成的开环控制系统具有正反转控制功能;
2. 设计说明书
(1)画出四相八拍反应式步进电机励磁状态转换表;
正转:A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
(2)确定复位状态;
以初始状态为复位状态:ABCD----1000。

(3)设计上电复位和手动复位电路,设置手动复位开关;
如图所示,采用D触发器控制ABCD状态。

上电瞬间,电容可视为短路,控制A端口的D触发器R=0,S=1,使A输出为1,控制B、C、D端口的D触发器R=1,S=0,B、C、D端输出为0,从而使ABCD=1000。

同样,当按下开关J1,同样使4个D触发器状态同上电瞬间,也使ABCD=1000。

此电路实现了上电复位和手动复位。

(4)通过卡诺图或布尔代数化简,写出各项的逻辑表达式;
'TCD TAB T A CD ∙∙= 'B TAB TCD TCD =∙∙
'C :
'C TAB TAB TCD =∙∙ 'D TCD TAB TAB =∙∙。

(5)作逻辑图;。

《机电系统控制器与应用》大作业

《机电系统控制器与应用》大作业

《机电系统控制器与应用》大作业三(2015年春季学期)题目:小彩灯循环闪烁控制姓名:韩威学号:1120810613班级:1208106专业:机械设计制造及其自动化报告提交日期:2015.5.2哈尔滨工业大学大作业要求1.请根据课堂内容,自己选择灯闪烁方式,题目自拟,但拒绝雷同和抄袭,否则均为零分;2.作业最后应包含自己的心得、体会或意见、建议等;3.统一用该模板撰写,每份报告字数不少于2000字,上限不限;4.正文格式:小四号字体,行距为1.25倍行距;5.用A4纸双面打印;左侧装订,1枚钉;6.需同时提交打印稿和电子文档予以存档,电子文档由班长收齐,统一发送至:chenzhg@。

7.此页不得删除。

评语:教师签名:年月日大作业题目:小彩灯循环闪烁控制一、功能利用PLC控制四个灯的循环闪烁。

四个输出端控制四个彩灯,当开关1被按下时从第一个开始灯循环闪烁,每隔一定的时间下一个灯亮保持同样的时间接着下一个灯亮,且每次只有一个灯亮。

当按下另一个开关2后所有的灯都熄灭。

当接通开关1后又重新开始循环。

二、i/o分配三、plc接线图五、梯形图六、调试结果及分析结果:利用PLC 的Q0.0 到Q0.3 四个输出端控制四个彩灯,每隔一秒亮一个并循环。

当接通I0.0后所有的灯都熄灭。

当接通I0.1后又重新从Q0.0开始循环。

分析:上电后sm0.0一直保持接通。

所以t37进行延时计时,延时到后t38启动计时,t38计时到后t38常闭触点断开所以t37断开计时,t37常开触点恢复为常开所以t38 也断开计时。

此时t38 的常闭触点恢复为常闭所以t37 又重新计时,同时计数器C0开始计数一次。

如此的反复计数。

当计数为1时,Q0.0接通。

计数器计数为2是Q0.1接通……如此下去当计数器计数到4时Q0.3接通。

当计数器计到5时时计数器C0 清零。

当按下在线控制面板上的I0.0f(即I0.0)接通,此时计数器,和Q0.0~Q0.3都清零,即没有一个灯亮。

哈工大机电控制系统大作业一

哈工大机电控制系统大作业一

设一转速、电流双闭环直流调速系统,米用双极式H桥PWM方式驱动, 已知电动机参数为:额定功率200W ;额定转速48V ;额定电流4A ;额定转速=500r/min ;电枢回路总电阻;允许电流过载倍数=2;电势系数C e =0.04Vmin/r ;电磁时间常数T L-0.008s;机电时间常数T m= 0.5;电流反馈滤波时间常数To^ 0.2ms;转速反馈滤波时间常数T°n = 1ms;要求转速调节器和电流调节器的最大输入电压U;m =5;=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K s=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;—-5%;空载起动到额定转速时的转速超调量二-25% ;过渡过程时间t s=0.5 s。

1.计算电流和转速反馈系数电流反馈系数:U10 = 1.25(V/A )'Inom2 4转速反馈系数:*U nmCi —-10 0.02(V min /r)nn om5002.电流环的设计(1)确定时间常数电流反馈滤波时间常数T °i = 0.2ms =0.0002s ,11调制周期 T s=——0.0001s ,f 10x1000按电流环小时间常数的近似处理方法,取T 沪 T s T °i =0.0001 0.0002 = 0.0003s(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,其传递函数为皿+1 G ACR (s)二 K iNS(3) 选择调节器参数超前时间常数:j =T = 0.008s 。

电流环按超调量6^5%考虑,电流环开环增益:取 K,^^0.5,因此0.50.5K ,1666.6667Tj 0.0003于是,电流调节器的比例系数为0.008乂 8 K i = K } -1666.6667 17.7778K s1.25 4.8(4) 检验近似条件电流环的截止频率•〔= K| =1666.6667 1/s现在,3333.3333 • 1666.6667 =•⑺,满足近似条件。

机电运动控制系统作业(必做)

机电运动控制系统作业(必做)

机电运动控制系统作业(必做)机电运动控制系统(习题集)必做作业1.直流电机有哪些调速⽅法? 根据其速度公式说明之, 并说明如何⾤⽤电⼒电⼦⼿段实现。

答:根据直流电机速度公式,有(1)电枢电压Ua控制-调压调速(向下调速):采⽤电⼒电⼦⼿段时,有晶闸管可控整流器供电和⾃关断器件H型桥脉宽调制(PWM)供电等⽅式,其损耗⼩,控制性能好。

(2)磁场φ控制-弱磁(向上调速),采⽤电⼒电⼦⼿段时,有晶闸管可控整流器供电励磁控制。

(3)由于运⾏损耗⼤、效率低,⼀般不再采⽤串Ra调速。

2.画出双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统电原理图(⾮⽅块图),须清楚表达两个闭环的关键元件,写出各部分名称,标注有关信号量;指出两闭环连接上的特点及相互关系。

答:双闭环晶闸管-直流电动机不可逆调速系统电路原理图如下:两闭环连接上的关系是速度调节器的输出作为电流调节器的输⼊,这就使得该系统具有由速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值,进⾯确定了系统的最⼤电流的特点。

3.分析双闭环晶闸管—直流电动机不可逆调速系统:(1) 如果要改变转速,应调节什么参数?为什么?(2) 如要控制系统的起动电流、确保系统运⾏安全,应调节什么参数?为什么?答:(1)改变转速时只能改变速度调节器的输⼊ug,因为它是速度环的指令信号。

改变速度调节哭的参数对稳态速度⽆调节作⽤,仅会影响动态响应速度快慢。

(2)要控制系统的起动电流、确保系统运⾏安全,应调节速度调节器的输出限幅值。

因为速度调节器的输出限幅值确定了电流环的给定值,进⽽确定了系统的最⼤电流。

4. 填空: 双闭环晶闸管━直流电动机调速系统中,内环为_电流_环,外环为_速度环,其连接关系是:_速度调节器_的输出作为__电流调节器的输⼊,因此外环调节器的输出限幅值应按__调速系统允许最⼤电流_来整定;内环调节器的输出限幅值应按__可控整流器晶闸管最⼤、最⼩移相触发⾓_来整定。

两调节器均为_PI_型调节器,调速系统能够做到静态⽆差是由于调节器具有_积分(记忆)功能;能实现快速动态调节是由于节器具有__饱和限幅_功能。

电机控制大作业

电机控制大作业

目录一、仿真实验目的和要求 (3)二、仿真实验内容 (3)三、仿真步骤与结果分析 (4)1. 各个模块功能介绍 (4)(1)速度给定模块 (4)(2)转矩给定模块 (5)(3)速度控制模块 (7)(4)电流控制模块 (8)(5)PWM波生成模块 (11)(6)滤波模块 (13)(7)测量模块 (15)(8)直流电机模块 (16)2. 仿真结果分析 (19)(1)恒转速、恒转矩输入 (19)(2)恒转速、阶跃转矩输入 (20)(3)阶跃转速、恒转矩输入 (21)(4)阶跃转速、阶跃转矩 (22)(5)增大给定转速 (22)(6)减小给定转速 (23)(7)增大给定转矩 (23)(8)减小给定转矩 (24)3. 转速PI调节器参数对电机运行性能的影响 (25)(1)增大比例系数Kp (25)(2)减小比例系数Kp (25)(3)增大积分系数Ki (26)(4)减小积分系数Ki (27)4. 电流调节器改用PI调节器仿真 (27)5. 加入位置闭环控制 (31)6. 速度无超调 (34)四、实验心得、体会 (35)电机控制大作业:直流电机双闭环控制调速系统一、仿真实验目的和要求1.加深对直流电机双闭环PWM调速模型的理解2.学会利用MATLAB中的SIMULINK工具进行建模仿真3.掌握PI调节器的使用,分析其参数对电机运行性能的影响。

二、仿真实验内容图1 直流电机双闭环控制调速系统原理图实验电路图如上图所示,实验要求(*为必做实验):1.描述每个模块的功能(*)2.仿真结果分析:包括速度改变、转矩改变下的电机运行性能,并解释响应现象(*)3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响(*)4.电流调节器改用PI调节器(*)5.加入位置闭环6.速度无超调三、仿真步骤与结果分析1.各个模块功能介绍(1)速度给定模块图2 速度给定模块原理图速度给定模块通过一个单刀双掷开关控制,分为两种方式:一种为恒速度给定,一种为阶跃速度给定。

机电一体化课程大作业_1

机电一体化课程大作业_1

机电一体化技术在现代制造业中的应用* *(************,浙江杭州310014)摘要:制造业是国民经济的核心,本文首先介绍了机电一体化的概念,其次点出传统机械制造技术与现代机械制造业的不适应,并列举了一些先进的机械制造技术,最后综述了机电一体化的发展方向。

关键词:机电一体化;制造业;发展趋势1 概述机电一体化是一门跨学科的科学,它是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术结合而成的综合性技术。

这一多技术的综合及多个部分的组合,使得机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性、科学性。

其各个组成部分(如机械技术、自动控制技术、微电子技术、传感技术、电力电子技术、接口技术以及软件技术等)在综合成完整的系统中相互配合,这需要取长补短,严格要求,不断向理想化方向发展,使原来各种技术取长补短,更趋于合理性、科学性,在机械制造等领域得到广泛应用。

2传统机械制造技术与现代机械制造业的不适应传统的机械制造技术主要包括了机械设计技术、机械加工工艺技术、基础设施及其支撑技术等内容。

其中,机械加工工艺技术是机械制造技术的核心,是指采用某种工具(包括刀具)或能量流通过变形、去除、连接或增加材料等将工件制成满足一定设计要求的半成品或成品的过程中所需要技术的总称。

传统的机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。

21世纪的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业。

可以说,现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。

其主要特征如下:(1)充分消化吸收和应用世界先进制造技术与现代高新技术,更加强调以知识和技术为投人因素,企业的工艺、装备、材料高技术化,产品的科技含量和附加值较高;(2)建立起与现代技术相适应的生产方式和企业组织形式,推广和实施先进的制造模式,发展对国民经济带动作用大的产业链和产业集群;(3)符合现代社会可持续发展理念,具有资源节约、无污染绿色等特征,具有与全球化相适应的资源配置方式;(4)利用现代信息技术,改造和集成业务流程,形成以价值链为基础的分工协作模式,并呈现出制造业与服务业既分工又融合的特点。

机电系统分析大作业

一种主动智能矫形器的设计专业:机械工稈1309班学号:1049721302830老师:刘有源姓名:夏文文武汉理工大学2014年6月一种主动智能矫形器的设计摘要:本文旨在设计出一种智能矫形器。

首先,搭建整体的智能矫形器框架原理图,通过逐步分析各个模块来实现整体的设计。

接着,将对矫形器的设计思路与方法进行具体的说明,以此进行具体的机构设计,以及这样设计与现今流行的矫形器相比较有什么优点。

最后,论述了信息的控制机理和对控制系统的设计。

关键词:智能;设计思路;控制机理;控制系统1引言智能假肢是20世纪后10年发展起来的具有高性能的新一代假肢。

与普通假肢相比,其主要功能特点是能根据外界条件变化和工作要求,自动调整假肢系统的参数,使其工作可靠,运动自如,具有更好的仿生性。

本文主要研究下肢膝上假肢,膝关节是膝上假肢系统的核心部件,是保证截肢者能站立和行走的关键所在。

由于膝关节是人体最主要的承重关节,它负重多且运动量大,是下肢活动的枢纽。

随着对假肢性能要求的不断提高,下肢假肢不仅要满足能够站立和行走者两个基本功能,还要求步态自然,与健侧(健全下肢一侧)对称性好,能适应步行状态的变化。

例如步行速度变化,路况(坡道,楼梯)的变化等;此外还要在使用者可能被障碍物绊倒的紧急情况下的保证安全等。

这些功能是普通假肢无法实现的。

2智能矫形器整体框架的构建本文依据信息理论和智能控制理论,提出了人体和假肢结合的新型下肢假肢控制方案。

如图1所示,该方案由两个重要部分组成,一是控制机理的研究,主要实现生物信息到物理控制信息的转换,为假肢的控制提供依据。

二是假肢中的控制系统的研究,主要实现假肢的运动控制,将机器人设计(关节与灵巧机构)与控制技术(协调控制、姿态步态规划和伺服控制)移植到下肢假肢的研制上。

生物信恵反馈图1智能矫形器总体设计框架3矫形器的设计3.1矫形器的材料用于制作矫形器的材料包括金属、皮革、橡胶、纤维等五大类,每一类又可分为若干品种。

机电一体化系统形考实训作业

机电一体化系统形考实训作业机电一体化系统形考实训作业一、介绍机电一体化系统是指将机械和电气控制技术结合在一起,实现机械设备的自动化和智能化。

本次实训作业旨在通过设计和搭建一个机电一体化系统,加深学生对于机电一体化技术的理解和应用。

二、实训内容1. 系统设计:根据题目要求,设计一个机电一体化系统,并完成系统的结构和功能设计。

2. 硬件搭建:按照设计要求,选购所需硬件设备和元件,并进行组装和连接。

3. 电气控制:设计和搭建电气控制系统,包括传感器、电机驱动和控制电路等。

4. 程序编写:根据系统功能需求,编写相应的控制程序,实现对机械设备的自动控制和操作。

5. 系统调试:对整个机电一体化系统进行调试和优化,确保系统能够正常运行和达到设计目标。

三、实训要求1. 系统设计要合理、创新且符合题目要求。

2. 硬件搭建要规范、可靠,各部件之间连接正确。

3. 电气控制要准确、稳定,各传感器和电机驱动能够正常工作。

4. 程序编写要规范、清晰,具备良好的界面和用户操作体验。

5. 系统调试要彻底,排除故障,确保系统能够稳定运行并满足设计要求。

四、作业提交1. 实物提交:将完成的机电一体化系统实物提交给实训老师进行评价和检查。

2. 报告提交:通过电子邮件方式,提交一份详细的实训报告,包括系统设计、硬件搭建、电气控制、程序编写、系统调试等内容的介绍和分析。

五、评分标准1. 系统设计(20分):设计合理,创新性,符合题目要求。

2. 硬件搭建(20分):规范、可靠,各部件连接正确。

3. 电气控制(20分):准确、稳定,传感器和电机驱动正常工作。

4. 程序编写(20分):规范、清晰,具备良好的界面和用户操作体验。

5. 系统调试(20分):彻底、稳定,系统能够正常运行并满足设计要求。

六、注意事项1. 本实训作业要求学生严格按照学校的学术诚信规范完成,不得抄袭或剽窃他人作品。

2. 完成本实训作业需要时间和耐心,学生应提前规划实训进度,合理安排时间。

机电一体化大作业

三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目:机电一体化班级:机械工程五班成员:罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然201325070502目录一、设计任务 (3)1、题目 (3)2、任务 (3)3、主参数 (3)二、产品总功能的确定 (4)1、单坐标定位。

(4)2、三平面直线插补和圆弧插补。

(4)三、总体方案的确定 (7)1、机械传动部件的选择 (7)2、动力装置的选择 (7)3、.检测与传感装置的选择 (8)4、.控制与信息处理装置的选择 (8)四、机械传动部件的计算与选型 (9)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)2、步进电机的计算与选型 (11)五、检测与传感装置的计算与选型 (14)1、速度的检测与传感装置 (14)、2.位移的检测与传感装置 (16)六、控制与信息处理装置的选择 (20)1、速度控制 (20)2、CPU的选择 (26)七、工作台系统的功能框图 (27)八、工作台装配图的绘制 (27)九、部分源代码 (28)十、感悟与总结 (32)十一、参考文献 (32)一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数(1)、X、Y、Z方向脉冲当量:∆x= ∆y= ∆z=0.005mm/脉冲(2)、X、Y、Z方向的定位精度均为:±0.01mm(3)、工作台空载最快移动速度:∆xmax= ∆ymax= ∆zmax=3000mm/min (4)、工作台负载最快移动速度:∆xmax= ∆ymax= ∆zmax=400mm/min(5)、工作台空间尺寸:500mm×500mm×500mm(6)、工作台工作空间尺寸:400mm×400mm×400mm (7)、空载启动时间:Δt=25ms二、产品总功能的确定1、单坐标定位。

2、三平面直线插补和圆弧插补。

机电一体化大作业

机电一体化大作业——水下机器人机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。

它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。

它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。

在工业、医学、农业、建筑业甚至军事领域中均有重要用途。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。

一般说来,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。

”机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。

因此,可以说机器人是具有生物功能的实际空间运行工具。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。

根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。

出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。

驱动装置是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。

它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。

机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置,如步进电机、伺服电机等,此外也有采用液压、气动等驱动装置。

检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。

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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,
通过点错误!未找到引用源。

做一条斜率为错误!未找到引用源。

的斜线,该斜线与零分贝线及错误!未找到引用源。

线的交点,就确定了超前部分的转折频率。

从图1得超前部分的两个转折频率为错误!未找到引用源。

和错误!未找到引用源。

,所以超前部分的传递函数错误!未找到引用源。


将校正网络的滞后和超前两部分的传递函数组合到一起,就得到滞后-超前校正装置的传递函数为
上述滞后-校正装置的对数频率特性曲线如图2所示。

(4)验算性能指标
校正后的开环传递函数为
上述开环传递函数博德图如图3所示,有图可得,校正后的相位裕量错误!未找到引用源。

,幅值穿越频率错误!未找到引用源。

,性能指标均满足要求。

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