哈工大自控课设大作业
哈工大自动控制原理大作业
Harbin Institute of Technology自动控制原理设计论文课程名称：自动控制原理设计题目：液压伺服系统校正院系：测控技术与仪器系班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学自动控制原理大作业一、 设计任务书考虑图中所示的系统。
要求设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数为-14秒，相位裕度为，幅值裕度大于或等于8分贝。
利用MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应曲线。
二、 设计过程1、 人工设计1）、数据计算由图可知，校正前的开环传递函数为：0222s+0.10.025(20s 1)G =0.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 其中按频率由小到大分别含有积分环节和放大环节，-20dB/dec ；一阶微分环节，10.05/w rad s =，0dB/dec;振荡环节，22/w rad s =，-40dB/dec;稳态速度误差：0202s+0.1e ()lim (s)lim 0.025(s 0.14)ss s s sG ss s →→∞===++。
显然，此时的相位裕度和稳态速度误差都不满足要求。
为满足题目要求，可以引入超前校正，提高系统的相位裕度和稳态速度误差。
2）、校正装置传递函数 （1）、稳态速度误差常数的确定为使稳态速度误差常数为-14秒,设加入的开环放大倍数为k,加入校正装置后的稳态速度误差满足： 11e ()4k 0.025kss v ∞=== 解得K=160；将K=160带入，对应的传递函数为：0222s+0.14(20s 1)G (s)=1600.1(s 0.14)(1)44s s s s s +=++++ 则校正前（加入k=160的放大倍数后）幅值穿越频率：018.00/c w rad s =，相位裕度：o 00.1631c r =； （2）、校正装置的确定这里采用超前补偿，由前面算得k=160，故设加入的校正装置传递函数为：111G (s)T 1c aT s s +=+ 设计后要求o =50γ,则o 0-=500.163149.8369o o γγ-=；a 满足：01sin 49.83691a a -=+ 解得：a =7.33，取a =8.取1010/18.00/c w rad s w rad s =<=作为第一个转折频率，取第二个转折频率为21*80/w a w rad s ==；在伯德图上过3rad/s 处做斜率为-20dB/dec 的线。
哈工大自动控制原理大作业定稿版
哈工大自动控制原理大作业HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：自控控制原理大作业设计题目：控制系统的矫正院系：自动化测试与控制系班级：设计者：学号：指导教师：强盛设计时间： 2016.12.21哈尔滨工业大学题目88. 在德国柏林，磁悬浮列车已经开始试验运行，长度为 1600m的M-Bahn号实验线路系统代表了目前磁悬浮列车的发展水平。
自动化的磁悬浮列车可以在较短的时间内正常运行，而且具有较高的能量利用率。
车体悬浮控制系统的框图模型如图 8 所示，试设计一个合适的校正网络，使系统的相位裕度满足45°≤γ≤55°，并估算校正后系统的阶跃响应。
图 8 题 8 中磁悬浮列车悬浮控制系统一、人工设计利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。
验算校正后系统是否满足性能指标要求。
1)未校正系统的开环频率特性函数应为：γ0(γγ)=1γ2(γ+10)2)未校正系统的幅频特性曲线图如下：由图中可以得出:γγ=√γ=0.316 rad/s对应的相位裕度为:γ(γγ)=180°−180°−arctan(γγ10)=−1.81°G c(s) 13)超前校正提供?(m)=50°4)γ−1γ+1=γγγ50°解得 a=7.55)−10γγγ=−8.75γγ,得到γγ=0.523 rad/s6)1γ=√γγγ=1.43 rad/s 1γγ=0.19 rad/s7)γγ(γ)=1+5.3γ1+0.7γ二、计算机辅助设计利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试g = tf(1,[1 10 0 0]);gc = tf([5.3 1],[0.7 1]);ge = tf([5.3 1],conv([0.7 1],[1 10 0 0]));bode(g,gc,ge);gridlegend('uncompensated','compensator','compensated') [kg,r,wg,wc]=margin(ge)系统校正前后及校正装置的Bode图:性能指标：kg =18.3027 r =47.0334 wg =3.4822 wc =0.5273满足题目要求。
哈工大PLC大作业
哈⼯⼤PLC⼤作业《可编程控制器》课程设计院系：天平学院专业：机械制造及其⾃动化班级：0823姓名：俊学号：0730114326指导教师：郭丽华lihuaguo2008163.⽬录⽬录………………………………………………………………第⼀章交通信号控制系统实况.................................1.1⼗字路⼝交通灯控制实际情况描述.............................1.2 结合⼗字路⼝交通灯的路况画出模拟图.........................第⼆章可编程控制器程序设计.................................2.1 ⼗字路⼝交通灯模拟控制时序图.............................2.2可编程控制器I/O端⼝分配...................................2.3程序梯形图及语句表.......................................第三章总结.................................................3.1程序调试...............................................3.2 难点分析...............................................3.3 PLC智能化控制交通灯的⽅法................................3.4 收获与体会.............................................. 参考⽂献....................................................第⼀章交通信号控制系统分析1.1⼗字路⼝交通灯控制实际情况描述（1）南北⽅向绿灯和东西⽅向的绿灯不能同时亮；如果同时亮，则应⾃动⽴即关闭信号灯系统，并⽴即发出报警信号。
哈工大DSP大作业
DSP-F2812的最小系统设计姓名学号班级时间一、设计目的：TMS320F2812DSP是TI公司一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP。
它整合了DSP和微控制器的最佳特性，集成了事件管理器，A/D转换模块、SCI通信接口、SPI外设接口、eCAN 总线通信模块、看门狗电路、通用数字I/O口、多通道缓冲串口、外部中断接口等多个功能模块，为功能复杂的控制系统设计提供了方便，同时由于其性价比高，越来越多地被应用于数字马达控制、工业自动化、电力转换系统、医疗器械及通信设备中。
通过本课程的学习，我对DSP的各个模块有了较为深入的了解，希望可以通过对最小系统的设计，进一步加深对DSP的学习，能在实践中运用DSP，提高自己的动手实践能力。
二、设计思路所谓最小系统就是由主控芯片加上一些电容、电阻等外围器件构成，其能够独立运行，实现最基本的功能。
为了验证DSP的最基本的功能，我设计了如下单元：有源电路的设计、复位电路及JATG下载口电路的设计、外扩RAM的设计、串口电路的设计、外扩A/D模块电路的设计。
三、详细设计步骤和原理1、电源电路的设计TMS320F2812工作时所要求的电压分为两部分：3.3V的Flash电压和1.8V的内核电压。
TMS320F2812对电源很敏感，所以在此推荐选择电压精度较高的电源芯片TPS767D318。
TPS767D318芯片输入电压为+5V，芯片起振，正常工作之后，能够产生3.3V和1.8V两种电压电压供DSP使用。
如下图所示：2、复位电路及JATG下载口电路的设计考虑到TPS767D301芯片自身能够产生复位信号，此复位信号可以直接供DSP芯片使用，所以不用为DSP设置专门的复位芯片。
在实际设计过程中，考虑到JATG下载口的抗干扰性，在与DSP 相连接的接口均需要采用上拉设计。
3、外扩RAM的设计TMS320F2812芯片内部具有18K*16位RAM空间。
当程序代码长度小于18K*16位时，该芯片内部的RAM空间就能够满足用户的需求。
哈工大自控课设大作业
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：自动控制原理设计题目：串联校正装置设计院系：自动化测试与控制系班级：1201112设计学号：1120110623指导教师：马明达设计时间：2014.12.25哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书一、人工设计已知技术参数和设计要求：设单位反馈系统开环传递函数为126()11(1)(1)1060K G s s s s =++要求设计一串联校正装置，使系统满足：（4）输入速度为1(rad/s)时，稳态速度误差不大于1/126(rad)； （5）开环放大系数不变； （6）相角裕度不小于30°，截止频率为20(rad/s)。
)1631)(189()1101)(19.81(c ++++=s s s s G即校正装置电路参数由校正装置传递函数)1631)(189()1101)(19.81(c ++++=s s s s G ，设计滞后超前电路网络:此网络传递函数 221121221122112211)()(22C R C R s C R C R C R s C R C R s C R C R s U U sr sc +++++++=，由于sr scc U U G =，所以据此求解可得到电阻R 和电容C 。
R 1=45.5Ω C 1=220μF解得 R 2=8.9Ω C 2=1F二．计算机辅助设计Simulink仿真框图校正前校正后阶跃响应曲线校正前012345678-2-1.5-1-0.50.511.5x 109Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d e校正后00.511.5Step ResponseTime (seconds)A m p l i t u d eBode 图10-210-110101102103104P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 13.3 dB (at 53.5 rad/s) , P m = 34.2 deg (at 19.8 rad/s)Frequency (rad/s)-150-100-50050100M a g n i t u d e (d B )根轨迹图校正前Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)-150-100-5050100150校正后-300-250-200-150-100-50050100-250-200-150-100-50050100150200250Root LocusReal Axis (seconds -1)I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)Nyquist 图校正前(整体图)-250-200-150-100-50050100150200250Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s（ 局部放大图）-7-6-5-4-3-2-10-4-3-2-11234Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s校正后（整体图)-80-70-60-50-40-30-20-100-1500-1000-50050010001500Nyquist DiagramReal AxisI m a g i n a r y A x i s(局部放大图)哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）-10-9-8-7-6-5-4-3-2-101-8-6-4-202468Nyquist DiagramReal Axis I m a g i n a r y A x i s三.设计结论通过人工设计求出校正装置的传递函数以及校正装置的电路参数，设计出滞后超前的串联校正装置。
三轴转台内环控制系统【哈工大自动控制原理 大作业】【范本模板】
Harbin Institute of Technology三轴转台内环控制系统课程名称：自动控制原理院系：班级:设计者：学号:设计时间：2016。
1。
1哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学一、背景描述三轴转台是应用在半实物仿真系统中，模拟被测物体姿态变化的装置.本文研究的主要内容是三轴转台的内环控制系统。
二、问题描述技术要求：最大角速度400/o s ,最大动态踪误差0.02o ss e ≤；频带宽度148c s ω-≥，相位裕度45oγ=。
固有系统传递函数： 原题如下:修改后如下:三、求解过程设，为待定的补偿装置传递函数，。
设计要求为0.02oss e ≤令0。
02=,则K=2系统开环传递函数如下:E s θ sU s + —G C s G 0 s对数幅频特性方程如下：令，得剪切频率。
相位裕度：由bode图中校正前的图像可知需采用超前补偿的方法，加入校正装置如下：可求得：,得哈尔滨工业大学所以校正后的传递函数：校正后的相位裕度：性能要求系统相位裕度为，而校正后的系统相位裕度为，符合要求. 令,得校正后的剪切频率：:校正前与校正后的系统bode图如下哈尔滨工业大学四、计算机辅助设计观察系统的单位阶跃相应曲线：哈尔滨工业大学五、校正装置电路图电路元件参数为：R2=1.3kΩ R3=6.0kΩ C1=28.1μF C2=12.8μF六、结论校正后的传递函数:哈尔滨工业大学校正后的相位裕度：:校正后的剪切频率七、设计后的心得体会经过本次大作业的设计，我深刻体会到了基础知识的重要性：熟练掌握相关基础知识有利于理解文献和软件的高级操作.哈尔滨工业大学。
哈工大PLC大作业教程文件
哈工大P L C大作业《可编程控制器》课程设计院系：天平学院专业：机械制造及其自动化班级： 0823姓名：李俊学号： 0730114326指导教师：郭丽华lihuaguo2008@目录目录………………………………………………………………第一章交通信号控制系统实况.................................1.1十字路口交通灯控制实际情况描述.............................1.2 结合十字路口交通灯的路况画出模拟图.........................第二章可编程控制器程序设计.................................2.1 十字路口交通灯模拟控制时序图.............................2.2可编程控制器I/O端口分配...................................2.3程序梯形图及语句表.......................................第三章总结.................................................3.1程序调试...............................................3.2 难点分析...............................................3.3 PLC智能化控制交通灯的方法................................3.4 收获与体会.............................................. 参考文献....................................................第一章 交通信号控制系统分析1.1十字路口交通灯控制实际情况描述（1）南北方向绿灯和东西方向的绿灯不能同时亮；如果同时亮，则应自动立即关闭信号灯系统，并立即发出报警信号。
哈工大1系自动控制原理大作业
哈工大自动控制原理大作业一、设计任务：在新材料的分析测试工作中，需要在较宽的参数范围内真实再现材料的实际 工作环境。
从控制系统的角度出发，可以认为，材料分析设备是一个能准确 跟踪参考输入的伺服系统。
该系统的框图如图所示。
7. 继续参考题6给出的系统，试设计一个合适的超前校正网络，使系统的相角裕度为50，调节时间小于4秒（按2%准则），稳态速度误差常数为2秒-1。
二、设计过程： 原传递函数 ()042(1)(2)(1)(1)2G s s s s s s s ==++++ 转折频率为11ω=和22ω=，剪切频率122c ωωω==Bode 图如下：系统的相位裕度218090arctan 2arctan02γ=---= 为了满足相位裕度50γ≥的条件，需要对系统进行超前补偿。
由于要求稳态速度误差常数为2秒-1,所以放大系数K=2，即K 保持不变。
取50γ=，11 1.3sin sin 50r M γ=== 22 1.5(1) 2.5(1)s r r c t M M πω⎡⎤=+-+-⎣⎦且要求s t 小于四秒。
求得 2.1c ω≥，Mr Mr c 12-≤ωω知50.02≤ω。
所以根据设计要求50.02≤ω在Bode 图上进行设计，取2.02=ω（为了计算方便）求得串联超前校正环节传递函数11012.0)(++=s ss Gc 并且作图如下：补偿之后的系统传递函数为)110)(12)(1()12.0(2)()()(++++==ss s s ss Go s Gc s G 相位裕度18090arctan 22.5arctan 4.5arctan 2.25arctan 0.4150.21γ=-+---=1 1.3sin 50.21r M ==，22 1.5(1) 2.5(1) 3.82s r r c t M M s πω⎡⎤=+-+-=⎣⎦ 均满足设计条件。
2、计算机辅助设计： (1)校正前伯德图M a g n i t u d e (d B )1010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 3.52 dB (at 1.41 rad/sec) , P m = 11.4 deg (at 1.14 rad/sec)Frequency (rad/sec)（2）校正后伯德图-200-150-100-50050M a g n i t u d e (d B )101010101010P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 34.2 dB (at 14.1 rad/sec) , P m = 50.9 deg (at 1.57 rad/sec)Frequency (rad/sec)（3）三个伯德图Bode DiagramFrequency (rad/sec)10101010101010P h a s e (d e g )M a g n i t u d e (d B )3、单位阶跃响应曲线以及单位速度响应曲线01234567891012345678910Linear Simulation ResultsTime (sec)A m p l i t u d eStep ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0123456789100.20.40.60.811.21.44、校正后阶跃响应图三、校正装置电路图C1 1uFC210pF+-OU TR1 1M R2 1MR0100k三、设计结论：校正后的系统相位裕度为50.9，调节时间为3秒，稳态速度误差常数为2，符合要求。
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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：自动控制原理
设计题目：串联校正装置设计
院系：自动化测试与控制系
班级：1201112
设计
学号：1120110623
指导教师：马明达
设计时间：2014.12.25
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
一、人工设计
已知技术参数和设计要求：
设单位反馈系统开环传递函数为
126
()11
(1)(1)1060
K G s s s s =
++
要求设计一串联校正装置，使系统满足：
（4）输入速度为1(rad/s)时，稳态速度误差不大于1/126(rad)； （5）开环放大系数不变； （6）相角裕度不小于30°，截止频率为20(rad/s)。
)
1631)(189()
1101)(19
.81
(
c ++++=s s s s G
即
校正装置电路参数
由校正装置传递函数)
1631)(18963
()
1101)(19
.81
(
c ++++=s s s s G ，设计滞后超前电路网络:
此网络传递函数 221121221122112211)()(22C R C R s C R C R C R s C R C R s C R C R s U U sr sc +++++++=，由于
sr sc
c U U G =
，所以据此求解可得到电阻R 和电容C 。
R 1=45.5Ω C 1=220μF
解得 R 2=8.9Ω C 2=1F
二．计算机辅助设计
Simulink仿真框图
校正前
校正后
阶跃响应曲线
校正前
01234
5678
-2
-1.5
-1
-0.5
0.5
1
1.5
x 10
9
Step Response
Time (seconds)
A m p l i t u d e
校正后
00.51
1.5
Step Response
Time (seconds)
A m p l i t u d e
Bode 图
10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
10
3
10
4
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = 13.3 dB (at 53.5 rad/s) , P m = 34.2 deg (at 19.8 rad/s)
Frequency (rad/s)
-150-100-50050
100M a g n i t u d e (d B )
根轨迹图
校正前
Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
-150-100
-50
50
100
150
校正后
-300
-250-200-150-100-50050100
-250-200-150-100-50050100150200
250Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
Nyquist 图
校正前
(整体图)
-250-200-150-100-50050100
150200250Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
（ 局部放大图）
-7
-6-5-4
-3-2-10
-4-3
-2
-1
1
2
3
4
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
校正后
（整体图)
-80
-70-60-50-40-30-20-100
-1500
-1000
-500
500
1000
1500
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
(局部放大图)
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
-10-9-8-7-6-5-4-3-2-101
-8-6
-4
-2
02
4
6
8
Nyquist Diagram
Real Axis I m a g i n a r y A x i s
三.设计结论
通过人工设计求出校正装置的传递函数以及校正装置的电路参数，设计出滞后超前的串联校正装置。
经过计算机仿真验算了校正前后的Bode 图，阶跃响应等特性合乎预期要求，完成设计要求。
四．设计后的心得体会
通过此次自控大作业的设计，不仅锻炼了自己设计反馈系统的串联校正装置的能力，还提升了自己借助计算机MATLAB 解决学习问题能力。
特别是通过MATLAB 操作求取传递函数的各种特性，学习到掌握一种技能的成就感.。