电气传动自动控制系统课程设计.doc
电气传动控制系统课程设计解密版-电气传动控制系统
电气传动控制系统课程设计解密版|电气传动控制系统电气传动控制系统课程设计一、引言 MATLAB作为一个强大的数学及仿真软件，在科研与工程中被广泛使用。
对于我们自动化系的学生而言，不论是专业发展、学术科研还是今后参加工作，认真学习MATLAB都是有很大必要的。
利用MATLAB/Simulink验证“直流电动机转速/电流双闭环PID控制方案”可以熟悉MATLAB以及Simulink的使用方法，并掌握利用MATLAB分析控制系统性能的技巧。
二、实验原理与建模 1.系统建模 (1) 额定励磁下的直流电动机的动态数学模型图1给出了额定励磁下他励直流电机的等效电路，其中电枢回路电阻R和电感L包含整流装置内阻和平波电抗器电阻与电感在内，规定的正方向如图所示。
图1 直流电动机等效电路由图1可列出微分方程如下：（主电路，假定电流连续）（额定励磁下的感应电动势）（牛顿动力学定律，忽略粘性摩擦）（额定励磁下的电磁转矩）定义下列时间常数：——电枢回路电磁时间常数，单位为s；——电力拖动系统机电时间常数，单位为s；代入微分方程，并整理后得：式中，——负载电流。
在零初始条件下，取等式两侧得拉氏变换，得电压与电流间的传递函数（1）电流与电动势间的传递函数为（2） a) b) c) 图 2 额定励磁下直流电动机的动态结构图 a) 式（1）的结构图 b)式（2）的结构图 c)整个直流电动机的动态结构图 (2) 晶闸管触发和整流装置的动态数学模型在分析系统时我们往往把它们当作一个环节来看待。
这一环节的输入量是触发电路的控制电压Uct，输出量是理想空载整流电压Ud0。
把它们之间的放大系数Ks看成常数，晶闸管触发与整流装置可以看成是一个具有纯滞后的放大环节，其滞后作用是由晶闸管装置的失控时间引起的。
下面列出不同整流电路的平均失控时间：表 1 各种整流电路的平均失控时间（f=50Hz）整流电路形式平均失控时间Ts/ms 单相半波 10 单相桥式（全波） 5 三相全波 3.33 三相桥式，六相半波1.67 用单位阶跃函数来表示滞后，则晶闸管触发和整流装置的输入输出关系为按拉氏变换的位移定理，则传递函数为（3）由于式（3）中含有指数函数，它使系统成为非最小相位系统，分析和设计都比较麻烦。
《自动控制系统》课程教学结构分析
综合性 实验 ，包括两大部分：直流控制系统实验和交流控制系统实验。这两部分需要综合所学直 流和交流控制系统知识 ，测试实验结果 ，并对实验现象和结果进行分析 。
３ ）开放 型 实验
《 电力拖动 自动控制系统》实验室 ，配有变频调速系统和相应 的实验设施 ，学生可 以在老师的指 导下，进行变频调速系统实验 。为学生能够将所学知识与实际现场接轨奠定基础。
一
定 的计算、分析 、设计、实验能力，为毕业后参加实际工作打下坚实的基础 。
ｌ 课程 内容体 系结构
本课程讲授直、交流 电机 的调速 、调速系统的数字控制器设计等内容 ，包括：最基本 的直流调速 电源及调压调速系统，单 闭环直流调速系统的静动态性能和动态 Ｐ 校正，双闭环调速系统的动静特态 Ｉ 性和调节器的工程设计方法；掌握直流调速系统的数字控制基本方法并初步了解交流拖动系统的特性 和控制方式，重点是脉宽调制技术。 课程内容体系重视基本概念的表述、基本原理的分析、基本技能的训练，以调速系统的控制规律
基于本课程实践教学的设计理念 ，将实践教学 内容分为验证型实验、综合型实验、开放型实验 ，
并 在此 基础 上 ，安 排课 程 设计 ， 以此满足 学 生基 础 能力 培养和 自主创新 能 力培养 。
１ ）验证型实验
２ １年 ９ ０１ 月
第３ 期
教
学
与
科
技
２ ｌ
验证性实验 ，包括两大部分：认识实验和单元实验 。其 目的在于让学生熟悉实验环境和各个控制 环节 的特性 ，尝试 自己动手接线和测试环节性能。
学时
第六章 交流异步 电机转差功率消耗型调速系统 第七章 交流异步 电机转差功率回馈型调速系统 第八章 交流异步 电机转差功率不变型调速系统
电气自动专业课程设计
电气自动专业课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握电气自动专业的基本知识和技能，培养他们运用电气自动化技术分析和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够：1.了解电气自动化的基本概念、原理和应用。
2.掌握常用电气自动化设备的工作原理和操作方法。
3.学会使用电气自动化相关软件进行系统设计和仿真。
4.能够分析电气自动化系统的运行状况，并进行故障排除。
5.培养学生的创新意识和团队合作精神，提高他们的实践能力和综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电气自动化基本概念：电气自动化系统的组成、分类和应用领域。
2.常用电气自动化设备：传感器、执行器、控制器及其应用。
3.电气自动化控制系统：电气控制原理、PLC控制系统、触摸屏控制系统。
4.电气自动化软件应用：电气原理图绘制、控制系统仿真与编程。
5.电气自动化系统设计：系统分析、设计方法和工程实践。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解电气自动化基本概念、原理和应用，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，使学生了解电气自动化设备在工程中的应用。
3.实验法：进行实际操作，使学生熟悉电气自动化设备的使用和维护。
4.小组讨论法：分组讨论问题，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：配备齐全的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
5.网络资源：利用网络资源，为学生提供更多的学习资料和信息。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式相结合的方法：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解他们的学习状态。
电气传动控制系统课程设计09(1)
课程设计任务书2012～2013学年第一学期学生姓名：专业班级：指导教师：工作部门：一、课程设计题目：直流调速系统设计及仿真和交流调速系建模与仿真二、课程设计内容（含技术指标）1．设计目的及要求《电气传动课程设计》是继“电气传动控制系统”课之后开设的实践性环节课程。
由于“控制系统”课程本身是一门理论深、综合性强的专业课，单是学习理论而不进行实践将不利于知识的接受及综合应用。
为了培养学生的实践能力，而设置电气传动控制系统的课程设计。
它将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。
通过该环节训练，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、分析和解决问题的能力。
2、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，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，达到培养学生综合应用所学知识能力、培养学生实际查阅相关设计资料能力的目的、培养学生工程绘画和编写设计说明书的能力。
3、通过课程设计，提高学生理论联系实际，综合分析和解决实际工程问题的能力。
通过课程设计，使学生理论联系实际，以实际系统作为实例，对系统进行分析设计，掌握控制系统设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范、设计步骤方法及系统调试步骤。
并提高正确查阅和使用技术资料、标准手册等工具书的能力，提高独立分析问题、解决问题及独立工作的能力。
通过设计培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风。
培养学生的创新意识和创新精神，为今后走向工作岗位从事技术打下良好基础。
2．课程设计基本要求本课程设计应根据设计任务书以设计技术规程及规定进行。
1、根据设计课题的技术指标和给定条件，能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、要求掌握直流调速系统的设计内容、方法、步骤和交流调速系统建模与仿真。
3、学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数。
电气传动课程设计报告-
电气传动课程设计班级：06111102姓名：***学号：73其它小组成员：余德本梁泽鹏王鹏宇2014．10．2摘要本次课程设计要求设计并调试出直流双闭环调速系统。
通过搭建电流环（内环）和转速环（外环）使系统稳态无静差，动态时电流超调量小于5%，并且空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。
系统的驱动装置选用晶闸管，执行机构为直流伺服电动机。
本文首先明确了课程设计任务书，对其中的相关概念进行分析。
之后对课题的发展状况进行调研，了解双闭环调速系统在现代工业中的应用意义和价值。
然后对实验条件作了详细介绍，包括实验台各个组成部分以及实验设备的选型和工作原理。
以上内容均为课程设计准备工作，之后重点记录了实验的测试、仿真和调试过程。
其中，测试部分详细介绍了各个电机参数和系统参数测试方法和数据结果，并利用这些数据计算调节器的参数；仿真部分利用matlab软件通过已经求得的参数得出计算机仿真结果，并观察是否满足任务书要求；调试部分是核心，给出了现场调试全部过程并配以图片加以说明。
文章最后给出测试结果从而得出结论，并论述了实验注意事项并加以总结。
转速电流双闭环直流调速系统是性能优良，应用广泛的直流调速系统,，它可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，并且具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点。
转速电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础，值得更加深入的学习研究。
目录目录错误!未定义书签。
一、课程设计任务书错误!未定义书签。
二、课题的发展状况研究意义错误!未定义书签。
三、设备选型错误!未定义书签。
四、实验台简介错误!未定义书签。
五、参数测试错误!未定义书签。
六、参数设计错误!未定义书签。
七、系统调试错误!未定义书签。
八、系统测试结果错误!未定义书签。
九、实验室安全及实验过程注意事项错误!未定义书签。
十、总结和心得体会错误!未定义书签。
参考文献错误!未定义书签。
电机传动控制课程设计
电机传动控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电机传动控制的基本原理，理解电机的工作特性和应用范围。
2. 使学生了解电机传动控制系统中的主要元件及其功能，如电机、控制器、传感器等。
3. 引导学生掌握电机传动控制的基本电路及其设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际电机传动控制问题的能力。
2. 提高学生设计简单电机传动控制系统的技能，能进行基本的电路连接和调试。
3. 培养学生运用相关软件（如CAD等）绘制电机传动控制系统原理图和接线图的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机传动控制技术产生兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，使其在项目实践中发挥积极作用。
3. 增强学生对我国电机传动控制技术发展的认识，提高其社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为电机传动控制技术的实践应用课程，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生已具备一定的电工电子基础知识，具有较强的动手能力和好奇心，但缺乏实际工程经验。
教学要求：结合学生特点，采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与课程实践，提高其知识应用能力和创新能力。
通过课程目标的分解和教学设计，使学生在完成具体学习成果的过程中，达到课程目标的要求。
二、教学内容1. 电机传动控制原理：包括电机的工作原理、类型及特性，电机在传动控制系统中的作用和功能。
- 教材章节：第二章电机与电机传动2. 电机传动控制元件：介绍控制器、传感器、执行器等主要元件的结构、原理及应用。
- 教材章节：第三章电机传动控制元件3. 基本控制电路设计：学习电机传动控制的基本电路设计方法，包括启动、停止、正反转、调速等。
- 教材章节：第四章电机传动控制电路4. 电机传动控制系统设计：结合实际案例，讲解系统设计流程、原理图绘制、接线图设计等。
- 教材章节：第五章电机传动控制系统设计5. 电机传动控制系统调试与优化：介绍系统调试方法、故障分析与排除，以及系统性能优化策略。
电气传动自动控制系统第1章
电力传动自动控制系统2013-03-30第1章电力传动系统基础1.1 电力传动系统的目的、要求和分类主要讨论电力传动系统的基本概念及其发展概况。
一．电力传动及其基本组成1．传动以原动机带动生产机械运行，完成一定的生产任务。
古代动力的来源是人力、畜力。
后来出现了借助于风力、水力传动的生产机械。
再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力。
直到十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械，从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。
气动、液压传动、电动(电力传动或电气传动)电力传动以电动机作为原动机，带动生产机械运行。
早期的机械能来源于水力、蒸汽。
比如，水车、蒸汽机车等。
电、电机出现以后，由于电能具有变换、传输、分配、使用和控制都非常方便、经济，而且易于大量生产、集中管理和实现自动控制的优点，就由电力传动代替了水力和蒸汽。
在现代工业生产中，大量的生产机械采用电力传动，电力传动极为普遍，约占80%。
如机床、汽车、电车等。
2．电力传动系统的基本组成电力传动系统是电气与机械综合的系统。
由以下四部分组成：1)电动机及其供电电源——把电能转换成机械能2)传动机构——把机械能转化成所需要的运动形式并进行传递与分配3)工作机构——完成生产工艺任务(或称为执行机构)4)电气控制装置——控制系统按照生产工艺的要求来工作，并对系统起保护作用或进行更高层次的自动化控制。
工作机械的运动形式是多种多样的。
车床的主轴做旋转运动，龙门刨床的工作台做直线往复运动，吊车的卷扬机构做上下直线运动，冲剪床的执行机构做简谐运动。
在电力传动系统中，原动机是电动机，一般做旋转运动。
通过传动机构可获得各种不同形式的运动。
以车床为例的电力传动系统如图1-1所示。
图1-1 车床的电力传动系统示意图绘成方框图如图1-2所示。
— 1 —图1-2 电力传动系统方框图随着生产的发展，生产工艺对电力传动系统在准确性、快速性、经济性、先进性等方面提出愈来愈高的要求，因此，需要不断地进行改进和完善电气控制设备，使电力传动自动化得到不断发展。
课程设计--V-M双闭环不可逆直流调速系统设计
课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电气1007指导教师： 周 颖 工作单位： 自动化学院题 目: V-M 双闭环不可逆直流调速系统设计 初始条件：采用晶闸管三相桥式整流,电机参数：晶闸管整流装置：Rrec=0.032Ω，Ks=45-48。
PN=90KW,Ω====088.0,220,440min,/1800a nom nom nom R A I V U r n ,电流过载倍数为5.1=λ。
系统主电路：R∑=0.12Ω，机电时间常数Tm=0.1s;无静差（静差率s≤2）;动态性能指标：转速超调量δn＜8%，电流超调量σi ≤5%，调速系统的过渡过程时间（调节时间）ts≤1s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. 系统原理图设计；2. 对转速和电流两个调节器进行调节；3. 主电路，控制电路，保护电路设计；4. 系统稳态图，动态图绘制；5. 主电路选择计算，校验；时间安排：5 月 20日-21日查阅资料 5月 22 日- 27日方案设计 5月28 日- 29 日馔写程设计报告 5月30日 提交报告，答辩指导教师签名： 2013年 月 日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要 (1)1设计任务初始条件及要求 (2)1.1初始条件 (2)1.2要求完成的任务 (2)2 主电路选型和闭环系统的组成 (3)2.1晶闸管结构型式的确定 (3)2.1.1 设计思路 (3)2.1.2 主电路的确定 (3)2．2 闭环调速系统的组成 (4)3 调速系统主电路元部件的确定及其参数计算 (5)3.1 整流变压器容量计算 (5)3.1.1 次级电压U2 (5)3.1.2 次级电流I2和变压器容量 (7)3.2 晶闸管的电流、电压定额计算 (7)3.2.1 晶闸管额定电压UTN (7)3.3 平波电抗器电感量计算 (8)3.4 保护电路的设计计算 (9)3.4.1 过电压保护 (9)3.4.2 过电流保护 (12)4 驱动控制电路的选型设计 (13)5 双闭环系统调节器的动态设计 (14)5．1 电流调节器的设计 (14)5.1.1 时间常数的确定 (14)5.1.2 电流调节器结构的选择 (15)5.1.3 电流调节器的参数计算 (15)5.1.4 近似条件校验 (15)5.1.5 电流调节器的实现 (16)5．2 转速调节器的设计 (16)5.2.1 时间常数的确定 (16)5.2.2 转速调节器结构的选择 (16)5.2.3 转速调节器的参数计算 (17)5.2.4 近似条件校验 (17)5.2.5 转速调节器的实现 (17)5.2.6 校核转速超调量 (17)6仿真 (18)6.1系统仿真框图 (18)6.2仿真模型的建立 (19)6.3仿真模型的运行 (19)6.3.1空载时仿真图形 (21)6.3.2满载时仿真波形 (22)7 总结与体会 (23)摘要电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置，它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合，也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中，用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。
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课程设计报告书题目：电气传动自动控制系统报告人：王宗禹学号：1043031325班级：2010级34班指导教师：肖勇完成时间：2013年7月日同组人：王大松秦缘龚剑电气信息学院专业实验中心一．设计任务1．设计目标：（1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作（2）已知条件：（3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10%(4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3.（5）系统电路结构示意图：2.客观条件：（1）使用设备列表清单及主要设备功能描述：二．系统建模（系统固有参数测定实验内容）1.实验原理（1）变流电源内阻Rn的测定：a.电路示意图如下：可以等效如下：b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。
（2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定：a.电路示意图如下：b.实验方法步骤：◆电机静止，电枢回路外串限流电阻◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点)◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ，Rd 的平均值.(3)电动机电势转速系数 Ce的测定：a.实验原理：由公式可以推导出Ce的测定公式：b.实验方法步骤：◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定）◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据(4)整流电源放大系数 Ks的测定：a.实验原理：Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。
故可以通过公式测定Ks.b.实验方法步骤：◆分级调节控制信号U ct大小，并保持I d≤1A◆在U d0有效范围内，测量每一组U ct，U d，I d，数据应大于10 组以上，测量上限不低于最大理想空载整流输出电压U d0max◆按U d0 = U d+I d×R n 作出电源输入-输出特性曲线(用Excel生成)◆取线性段3段以上斜率，求其平均值得Ks（5）电枢回路电磁时间常数 TL的测定：a.电路示意图：b.实验原理：可以根据公式L=Ld+La与TL=L/R∑求得TLc.实验方法步骤：◆断开电枢回路连线◆使用电感表测量电枢回路总电感量 L(6)电枢回路机电时间常数Tm的测定：a.实验原理：由下列公式可以推导出Tm的公式b.实验方法步骤：◆电机空载，突加给定，并使起动峰值电流达到系统设定最大电流I dm◆记录 id 波形，由下列公式计算Tm2.原始数据（1）Ud1 214V Id1 0.5AUd2 207V Id2 1.0AUrd Ura Id11.88V 20.68V 1A11.82V 20.59V 1A11,88V 20.65V 1A（3）Ud(V) n(r/min)78 537144 999(4)Ud(V) Id(A) Uct(V)286 0.80 4.585268 0.75 3.444251 0.70 2.825233 0.65 2.359213 0.60 1.991195 0.55 1.729178 0.50 1.521157 0.45 1.306138 0.40 1.141118 0.35 0.989102 0.30 0.87884 0.25 0.77367 0.20 0.656Ld La671mH 345mH(6)实验波形如下：3.数据处理(1)Rn=（Ud2-Ud1）/（Id1-Id2）=（207-214）/（0.5-1.0）Ω=14Ω(2)Rd=1/3*（11.88V/1A+11.82V/1A+11.88V/1A）=11.86ΩRa=1/3*（20.68V/1A+20.59V/1A+20.65V/1A）=20.64Ω(3)Ce=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)=(144-78)/(999-537)V*min/r=0.1428 V*min/r(4)用Excel处理：可以用公式Ud0=Ud+Id*Rn直接生成Ud0这一列的结果，表格如下：Ud(V) Id(A) Ud0(V) Uct(V)286 0.80 297.2 4.585268 0.75 278.5 3.444251 0.70 260.8 2.825233 0.65 242.1 2.359213 0.60 221.4 1.991195 0.55 202.7 1.729178 0.50 185 1.521157 0.45 163.3 1.306138 0.40 143.6 1.141118 0.35 122.9 0.989102 0.30 106.20.87884 0.25 87.5 0.77367 0.20 69.8 0.656再用Excel插入散点图功能生成如下图形：取图中线性段四段求斜率如下：Ks1=(106.2-69.8)/(0.878-0.656)≈164Ks2=(143.6-106.2)/(1.141-0.878)≈142Ks3=(185-143.6)/(1.521-1.141)≈109Ks4=(221.4-185)/(1.991-1.521)≈77求得平均值：Ks=(164+142+109+77)/4=123(5)L=Ld+La=671mH+345mH=1016mHTL=L/R∑=L/(Rn+Ra+Rd)=1016mH/(14Ω+20.64Ω+11.86Ω)=21.8ms=0.0218s (6) 通过作图工具处理如下：可以知道s的面积是10.75*(1.4/8A)*50ms=94.0625A*ms由此可以计算出Tm=s/(Idm-Idz)=94.0625A*ms/[7*(1.4/8A)]≈0.0767s4.实验结果电动机电枢内阻 R a20.64Ω电势转速系数 Ce 0.1428 V*min/r整流电源等效内阻 R n14Ω放大系数 Ks 123平波电感直流内阻 R d11.86Ω电枢回路总电阻 R∑= R a+ R n+ R d46.5Ω电磁时间常数 T L0.0218s机电时间常数 T m0.0767s三．系统设计1.系统理论设计内容（系统传递函数结构图，设计步骤、PI参数计算及电路实现结果等）（1）系统设计理论：控制系统的动态性能指标：➢动态性能指标总结：（1）跟随性能超调量 （%）反映系统的动态调节稳定性能上升时间 tr 反映系统的动态调节快速性能调节时间 ts 反映系统的动态调节过渡周期（2）抗扰性能动态降落比△C max% 反映系统扰动引起的最大动态误差恢复时间 tr 反映系统的动态抗扰调节快速性能上述指标对应的给定和扰动均为阶跃信号◆调节器的工程设计方法：➢工程设计方法：在设计时，把实际系统校正或简化成典型系统，可以利用现成的公式和图表来进行参数计算，设计过程简便得多。
➢调节器工程设计方法所遵循的原则是：（1）概念清楚、易懂；（2）计算公式简明、好记；（3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；（4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；（5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。
➢在典型系统设计的基础上，利用MATLAB/SIMULINK进行计算机辅助分析和设计，可设计出实用有效的控制系统。
➢控制系统的开环传递函数都可以表示成：（3-9）➢分母中的s r项表示该系统在s= 0处有r重极点，或者说，系统含有r个积分环节，称作r型系统。
➢为了使系统对阶跃给定无稳态误差，不能使用0型系统（r=0），至少是Ⅰ型系统（r =1）；当给定是斜坡输入时，则要求是Ⅱ型系统（r =2）才能实现稳态无差。
➢选择调节器的结构，使系统能满足所需的稳态精度。
由于Ⅲ型（r =3）和Ⅲ型以上的系统很难稳定，而0型系统的稳态精度低。
因此常把Ⅰ型和Ⅱ型系统作为系统设计的目标。
◆典型Ⅰ型系统：➢作为典型的I型系统，其开环传递函数选择为（3-10）式中，T——系统的惯性时间常数；K——系统的开环增益。
➢对数幅频特性的中频段以-20dB/dec的斜率穿越零分贝线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的。
➢只包含开环增益K和时间常数T两个参数，时间常数T往往是控制对象本身固有的，唯一可变的只有开环增益K 。
设计时，需要按照性能指标选择参数K的大小。
➢典型Ⅰ型系统的对数幅频特性的幅值为：得到➢相角裕度为➢K值越大，截止频率ωc也越大，系统响应越快，相角稳定裕度γ越小，快速性与稳定性之间存在矛盾。
➢在选择参数K时，须在快速性与稳定性之间取折衷。
◆动态跟随性能指标：⏹典型Ⅰ型系统的闭环传递函数为⏹过阻尼动态响应较慢，一般把系统设计成欠阻尼，即 0< < 1。
⏹超调量（3-13）⏹上升时间（3-14）⏹峰值时间（3-15）⏹当调节时间在、误差带为的条件下可近似计算得（3-16）⏹截止频率（按准确关系计算）（3-17）⏹相角稳定裕度（3-18）◆动态抗扰性能指标：➢影响到参数K的选择的第二个因素是它和抗扰性能指标之间的关系，➢典型Ⅰ型系统已经规定了系统的结构，分析它的抗扰性能指标的关键因素是扰动作用点，➢某种定量的抗扰性能指标只适用于一种特定的扰动作用点。
➢电压扰动作用点前后各有一个一阶惯性环节，➢采用PI调节器➢在计算抗扰性能指标时，为了方便起见，输出量的最大动态降落ΔC max用基准值C b的百分数表示，➢所对应的时间t m用时间常数T的倍数表示，➢允许误差带为±5%C b时的恢复时间t v也用T的倍数表示。
➢取开环系统输出值作为基准值，即C b=Fk2 (3-21)◆典型Ⅱ型系统：➢典型Ⅱ型系统的开环传递函数表示为：（3-22）➢典型II型系统的时间常数T也是控制对象固有的，而待定的参数有两个：K 和 。
➢定义中频宽：(3-23)➢中频宽表示了斜率为20dB/sec的中频的宽度，是一个与性能指标紧密相关的参数。
图3-13 典型Ⅱ型系统(a)闭环系统结构图 (b)开环对数频率特性➢(3-24)➢改变K相当于使开环对数幅频特性上下平移，此特性与闭环系统的快速性有关。
➢系统相角稳定裕度为：➢τ比T大得越多，系统的稳定裕度就越大。
➢采用“振荡指标法”中的闭环幅频特性峰值最小准则，可以找到和两个参数之间的一种最佳配合。
(3-25)(3-26)➢在确定了h之后，可求得：(3-29)(3-30)◆动态跟随性能指标：➢按Mr最小准则选择调节器参数，典型Ⅱ型系统的开环传递函数为:➢系统的闭环传递函数 :➢当R(t)为单位阶跃函数时，，则:(3-31)◆动态抗扰性能指标:➢在扰动作用点前后各有一个积分环节，用作为一个扰动作用点之前的控制对象➢取➢于是（3-33）（3-32）➢在阶跃扰动下,,按M rmin准则确定参数关系（3-34）➢取2T时间内的累加值作为基准值 C b = 2FK2T （3-35）➢由表3-5中的数据可见，h值越小,也越小，tm都短，因而抗扰性能越好。