某旋压机电液伺服系统的设计与仿真--自控课设--哈工大

由于
，
可以使用下述经验公式：
|
求得：
, =
– 1) ;
s
为系统设计校正环节
对比原系统参数及预定要求的参数结果如下： 未经校正的系统
系统设计要求即校正后系统
对比分析得知，此时的系统是在原系统满足稳态误差的设计要求后，相角裕
度 不满足设计要求，并且剪切频率 远大于设计要求，因此采用串联迟后校正。
】
进行校正系统的设计：
'
Harbin Institute of Technology
课程设计说明书
课程名称： Байду номын сангаас动控制原理 设计题目： 某旋压机电液伺服系统的设计与仿真
班级： 设计者：
，
学号： 指导老师：王述一 设计时间： 2013 年 2 月----3 月
哈尔滨工业大学
>
哈尔滨工业大学课程设计任务书
姓 名： 专 业： 任务起至日期：
1.在
的相频特性找出如下频率：
这一点所对应的频率将作为校正后的剪切频率。
2.在
的幅频特性上找到 所对应的幅值 20lg|
|。
在 Bode 图上找到
处，有
3.为使校正后在 的幅频特性为 0dB,应有
:
求出校正环节
.7544
4.为了减小串联迟后校正对系统相角裕度的影响，要求校正环节 处的迟后相移
在
校正环节参数 和
、
二：基于频率响应法的设计 人工设计
设计满足稳态误差要求的未校正系统的开环频率特性
已知数据
经过变换，成为国际单位制
若要求
e= =
则需要满足
*
按性能指标要求试取 则：
(s)=
由计算得知，原系统剪切频率 相角裕度
计算系统设计要求的相角裕度
已知系统要求超调量
$
由经验公式可知：
可求得 = =
即
。
计算系统设计要求的剪切频率
第二次世界大战后期，由于喷气式飞机速度很高，因此对控制系统的快速性、动态精度 和功率一重量比都提出了更高的要求。1940 年底，在飞机上首先出现了电液伺服系统。经 过 20 余年的发展，到了 20 世纪 60 年代，各种结构的电液伺服阀相继问世，电液伺服技术 日臻成熟。60 年代后期，各类民用工程对电液控制技术的需求显得更加迫切与广泛。但是， 由于传统的电液伺服阀对流体介质的清洁度要求十分苛刻，制造成本和维护费用比较高昂， 系统能耗比较大，难以为各工业用户接受。而传统的电液开关控制(断通控制)又不能满足高 质量控制系统的要求。电液比例控制技术就是为适应开发一种可靠、价廉、控制精度和响应 特性均能满足工程技术实际需要的电液控制技术的要求，从 1%0 年代末以来迅速发展起来 的。与此同时，还发展了工业伺服控制技术。工业伺服控制技术的主要特点是:在高性能伺 服阀基础上，增大电—机械转换器的输出功率和适当简化伺服阀结构，着重改善阀的抗污染 性能，并降低制造成本。比例阀则是以传统的工业用液压阀为基础，采用可靠、价廉的模拟 电—机械转换器(比例电磁铁等)和与之相应的阀内设计，从而获得对油质要求与一般工业阀 相同、阀内压力损失低、性能又能满足大部分工业控制要求的比例控制元件。
利用半对数坐标值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。 （3）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
'
（4）确定校正装置的电路形式及其参数 （5）撰写设计报告。具体内容包括如下五个部分：
1）设计任务书 2）设计过程
人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的 bode 图（在 半对数坐标纸上）,校正装置传递函数、性能指标验算数据。
计算机辅助设计过程包括 Simulink 仿真框图、bode 图，阶跃响应曲线， 性能指标要求的其他曲线。 3）校正装置电路图 4）设计结论
`
5）设计后的心得体会
工作计划安排： 审题，分析设计指标要求，查阅资料 人工计算，计算机辅助设计 修改并优化设计 完成课程设计说明书
20 世纪 90 年代中后期，一方面随着一般工程系统对闭环控制要求的升温，另一方面， 客观上整体机械加工水平的提高，系统抗污染能力的增强，而对系统能耗采取了区别对待的 措施，以及工业伺服阀对实际系统适应能力差等，在这样的背景下，在一般比例技术与伺服 技术之间，出现了在新的层面上吸收两者优势而形成的所谓“伺服比例阀”，也称“高频响 比例阀”(其频响比一般比例阀高)、“闭环比例阀”(由于无零位死区，可更方便地用于任何 闭环系统)。伺服比例阀的出现，很快地填补了本来企图用工业伺服阀发挥作用的中间地带。 这一方面使电液控制系统在不同的三个层面上，都有相应的实用技术;另一方面使得不同层 面的电液控制技术，在技术的交融、整合上跨出了一大步。
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人工设计 原系统根轨迹图 期望主导极点
控制器的设计 校正后系统仿真分析
四：设计总结 五：心得体会 六：参考文献
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七：附录：
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一：题目要求与背景 题目要求
技术要求：
；;
.
系统固有传递函数为：
(s)=
题目背景简介
；速度信号 V=min 时，误差 e(t)
电液伺服控制起源于主要在军事工程领域发展起来的电液控制技术，而电液比例控制技 术，是针对伺服控制存在的诸如功率损失大、对油液过滤要求苛刻、制造和维护费用高。而 它提供的快速性在一般工业设备中又往往用不着的情况，在近 30 多年迅速发展起来的介于 普通通断开关控制与伺服控制之间的新型电液控制技术分支。除了模拟式电液比例元件外， 早在 20 世纪 60 年代人们就开始注意数字式或脉冲式比例元件的开发。这类元件的优点是对 介质污染不敏感，工作可靠，重复精度高，成批产品的性能一致性好。其主要缺点是由于按 载频原理实现控制，故控制信号的频宽较模拟器件低。数字式电液比例元件的电一机械转换 器，主要是步进马达和按脉冲方式工作的动铁式或动圈式力马达。数字式电液比例系统实质 上是一个电液数/模转换系统或载频调制系统。其控制分辨精度取决于每一脉冲的当量步长 或调制精度。最近迅速发展起来的高速开关阀，为比例阀的先导控制提供了一种新型的方式。 这种阀的重要特点是结构简单、响应快，目前正摆脱由于工作流量小而仅作为先导控制阀的 局面，甚至更大的流量方向寻求优化结构。
，
题目背景简介 二：基于频率响应法的设计
人工设计 设计满足稳态误差要求的未校正系统的开环频率特性 计算系统设计要求的相角裕度 计算系统设计要求的剪切频率 为系统设计校正环节
计算机辅助设计
、
被控对象仿真 控制器的设计 对校正后开环系统仿真 对控制器的开环系统仿真 对校正后闭环系统仿真
对校正系统评估 校正装置电路图 三：基于根轨迹法的设计
1天 3天 3天 2天
}
同组设计者及分工：无
指导教师签字___________________
》
教研室主任意见：
年月日
…
教研室主任签字___________________
年月日
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
<
目录 一：题目要求与背景………………………………………………………………….
题目要求
5.确定串联迟后环节的传递函数为：
、
计算机辅助设计 被控对象仿真
G（c s)=
200 (0.2857s 1) 0.2125 (1.644s 1)
对控制器的开环系统仿真
对校正后开环系统仿真
对校正后闭环系统仿真
对校正系统评估 阶跃响应曲线：
调整时间 超调量： 稳态误差：
校正装置电路图
院 （系）：英才学院
班 号：
2013 年 2 月 25 日至
2013 年 3 月 20 日
课程设计题目：某旋压机电液伺服系统的设计与仿真
》
系统固有传递函数为：
(s)=
设计性能指标要求： （1）超调量 p 25% （2）调整时间 ts 0.25s （3）速度信号 V=min 时，误差 e(t)
·
设计要求与步骤： （1）熟悉对系统的要求，查阅资料。 （2）人工设计