控制系统的设计与实施
控制系统的设计与实施
教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的设计与实施
章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施
课时：共3课时
作者：根据南京五中刘建明教学设计改编
一、教学目标
1. 了解简单的被控对象的基本特性。
2. 能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图。
3. 形成初步的控制系统设计的方案。
4. 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。
二、教学重点
设计一个控制系统应明确的问题；对控制系统的基本要求；控制系统设计的思想方法。
三、教学难点
设计一个控制系统应明确的问题的分析；控制系统设计思想方法。
四、教学方法
讨论法、案例教学法、模型教学法、实践教学法。
五、设计思想
1.教材分析
本节教材由“1.控制系统的设计一般思路”、“2.控制系统的设计与实施案例”2小节组成。
教材先对控制系统的设计一般思路作了一般介绍，然后通过开环控制系统和简单闭环控制系统的三个案例的分析（电吹风控制系统的设计、抽水马桶自动控制系统的设计、自动升旗简易控制系统的设计），对这一中心内容进行了深入的阐释。
教材这样的结构说明，在这一节的教学中，要让学生在针对实际问题进行控制设计的实践中去领会控制系统设计的一般方法。
突出主要问题：进行控制系统设计时，最主要的是明确控制对象，明确控制目的，分析控制对象的特性，确定被控量和控制量，分析主要的干扰因素，构思设计方案。
(1)从流程的角度看，上述各项的次序也是控制系统设计的基本步骤。
(2)通过列举一些实例，引导学生思考上述基本步骤。从而理解相关的主要问题。
2.学情分析
学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验和生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。
课时安排
本节总计3课时。
第1课时，讲授控制系统设计的一般思路，分析开环、闭环控制的案例。
第2课时加2个课外课时，实施控制系统设计的实践。
第3课时，评价和总结。
六、教学准备
为配合课堂教学，应准备下列模型和教具：一只电吹风，抽水马桶可透视模型。演示温度计一只。自动升旗简易控制装置模型。
七、教学过程
第1课时:
引入新课：
要设计一种自动开关的节能灯控制系统，如何展开我们的设计思路？需要从哪些方面着手考虑问题
呢？
先让学生自由讨论、发表看法，教师再依据学生的回答给予引导、点拨，再引导学生去归纳这个具体问题中所包含的一般原理。
提问：
被控对象是什么？
控制的目的是什么？
这种灯用在什么地方？环境怎样？
这样的灯应如何工作？被控量和控制量分别是什么？
有什么其他因素会干扰灯的正常工作？
依据你的判断，能提出一种设计方案吗？
1.控制系统设计的一般思路：
针对教材中两个关于开环、闭环控制系统设计的案例，要引导学生去应用控制系统设计的一般原理去认真分析。为配合课堂教学，应准备下列模型和教具：一只电吹风，抽水马桶可透视模型。演示温度计一只。
案例：电吹风风速控制
（1）被控对象是什么？ （2）控制目的是什么？ （3）被控量是什么？控制量是什么？ （4）需要哪些零部件组成控制系统？ （5）有哪些干扰因素会影响到控制系统的工作？影响的程度有多大？
（6）你认为，控制系统各部件的设计还与什么有关?
（还与结构设计有关）
⑴ 开环控制系统的设计：明确设计要求，明确被控对象、被控量和控制量，即可考虑控制系统的方案；
【演示试验】电吹风控制系统的设计（图：教材中的电吹风图片）
设计要求：电吹风能根据不同的挡位（如冷风挡、热风挡）输出不同种类的风。
设计分析：电吹风控制系统的被控对象是电吹风装置，被控量是风的速度和温度，控制量是电机电压，干扰因素是房间温度、电源电压的波动等。
电吹风分控制工作过程：电吹风是要将其内部电热丝的热量通过一个小电风扇扩散出去。
方案构思：
选择开环控制系统实现电吹风的控制要求。
设定风的挡位就设定了电机的电压和电热丝的阻值，接通电源后，电机带动一个小风扇转动，产生的风通过电吹风的电热丝，输出的就是与设定的风种相对应的风。
试验过程： 1.画出电吹风的电路设计图； 电机、风扇、电热丝
设定电吹风的挡位 （输入）
风的速度和温度 （输出） 控制系统设计
明确控制的目的
确定被控量、控制量 分析被控对象 的主要特性
控制系统的调试 运行和评价 分析主要的干扰因素 控制系统方案的选择
系统的成本分析 …… 实施控制系统所需
的设备、元件等
2.选择挡位打开开关演示电吹风的工作过程；
3.知识延伸：如果设定了热风挡之后又需要分强风挡和弱风挡如何进行设计。
案例：抽水马桶
观察模型的演示，阅读教材，陈述其工作过程。提出下列问题：
（1）被控对象是什么？
（2）控制目的是什么？
（3）被控量是什么？控制量是什么？
（4）为什么采用闭环控制方式？
（5）被控量与控制量之间是如何实现反馈的？
（6）如果要节约用水，减少水箱每次冲水量，你能设计哪几种方案？
⑵闭环控制系统：不同闭环控制系统用于实现不同的控制目的，要求不一样。
①一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。
②控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定量之差应控制在允许的范围之内。
③闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
案例分析：抽水马桶水箱的自动控制系统的设计
设计项目：抽水马桶水箱的自动控制系统
设计要求：
1、当水箱中的水位低与某一指定的高度时，进水口立即进水。
2.当水箱中的水位高与某一指定的高度时，进水口立即停止进水。
3.控制系统对控制精度和系统的稳定性均没有特别的要求。
设计分析：
1.从设计要求来看，这是一种自动控制，因此选择闭环控制系统。
2.被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（即进水量），水箱水位的高度与进水量之间呈曲线关系。
3.主要干扰因素水水箱的流水量。
方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱中的水位低与某一指定的高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱中的水位高与某一指定的高度时，水位差为零，进水阀关闭。
水箱水位的控制过程：
拨动冲水旋扭，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。
给定水位水位
被控对象的特性？
被控量和控制量？
外界的主要干扰因素？
怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？
设备和元件？
1.选择开环还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定
2.找出控制系统的干扰因素，并分清主次，找出最大的干扰因素
3.要确定控制量和被控量
4.执行器和检测装置的选择: 一是要根据控制量和被控量的需求，二是根据控制条件
总之，控制系统设计需满足的基本条件:
能达到控制的目的
采用易于实现的方式
降低控制成本
减少对环境的负面影响
教学资料：
1.控制的含义：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展。
2.控制的分类：
（1）从控制过程中人工干预的情形来分：人工控制、自动控制；
（2）按照执行部件的不同来分：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。
3.控制系统：
（1）控制系统的含义：任何一个控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统。
（2）控制系统的分类：由于控制的方式不同，自动控制又有：开环控制系统和闭环控制系统之分。
4.开环控制系统：
（1）开环控制系统含义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
（2）控制系统方框图：在控制系统中，为了分析的方便，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线表示系统信号传递的方向，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。
（3）开环控制系统的方框图：
5.
闭环控制系统：（1闭环控制系统。
（2）闭环控制系统方框图：
6.干扰因素：在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。
7.
8.① 较稳定的场合。
② 闭环控制系统：控制精度高，结构相对复杂，构成控制系统的成本较高，适用与要求高精度和高可靠性的场合。
9.不同闭环控制系统设计的基本要求：
① 一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。
② 控制系统的控制精度必须符合要求，即系统的输出量与给定量之差应控制在允许的范围之内。 ③ 闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。
第2课时：自动升旗简易控制装置的设计与实施。
加2个课外课时，实施控制系统设计的实践。
事实上，这个案例是在教材P112案例所述一般原理基础上，一个具体实施案例。我们不妨进一步向学生提出：除了教材上这样的控制方案，你们还能提出与教材不同的控制方案吗？这样的问题对学生来说是具有挑战性的。
一个值得注意的问题：自动控制一定是闭环控制吗？闭环控制一定是自动控制吗？
闹钟自动控制系统就不是闭环控制系统。
闭环控制系统设计的基本要求
系统必须是稳定性的；（抗干扰性）
达到所需的控制精度；
各个环节的设计科学合理。
控制量 输入量
输出量 输入量
输出量 ＋
自动升旗简易控制装置的设计与实施。
（1）明确设计的要求，明确控制系统设计所要达到的目标。
（2）提出多个设计方案，进行分析、权衡、比较，确定一个相对较好方案。
（3）动手安装、调试升旗控制系统
（4）撰写试验报告，自我评价和小结
1.自动升旗简易装置的设计
设计要求：
(1)在国歌播放的时间内，控制国旗匀速上升到旗杆的顶端；
(2)选择恰当的控制方案实现控制；
(3)选用成本低、易于获取的元件、设备和材料制作模型。
设计分析：
(1)采用开环控制系统，被控对象是国旗，被控量是上升的速度，控制量是电动机的转动与停止（或速度）
开环控制系统的方框图：
定时时间升旗速度
(2)这一开环控制系统由计时装置和控制升旗的装置共同组成；
(3)
用成品电子定时器和电动机实现，采用自制电子定时器和带可调速电路的电动机实现，采用音频信号、触发电路和电动机实现。
(4)采用任何一种方案实现，都要经过若干次调试，直到符合设计要求为止。
设计准备：
机械定时器（或电子定时器、自制电子定时器、CD唱机），旗杆，滑轮，卷筒，变速齿轮箱，电动机调速器，直流电源。
设计方案A：
1.采用机械定时器、直流电动机、直流电源、滑轮等元件实现。其中机械定时器相当于电动机的开关。
2.测得国歌播放时间和旗杆长度，确定定时器的定时时间并预估电动机的转速。根据时间、旗杆长度和电动的转速，选择滑轮的直径。
3.将机械定时器、直流电源和电动机串联在一个回路中。
4.初始状态使国旗在旗杆底端。在国歌播放的同时启动机械定时器，电动机开始转动并带动滑轮运动，使国旗上升。当定时器计时停止时，断开电源使电动机停止转动，此时国旗应该正好升至杆顶。如果升旗速度与国歌的播放时间之间存在误差，则需要重新调整滑轮的直径，直到符合要求。
5.为使系统在非正常状态下保证旗帜的升降，还需要在电路中并联一个手动开关，当控制系统出现故障时，使用手动开关直接控制电动机的转动与停止。
机械定时器靠手动旋转实现定时，定时的精确度略低，但只要细心操作可以满足要求的。
方案B：
采用成品的电子定时器、直流电动机、直流电动机、直流电源、滑轮等元件实现。
用电子定时器代替机械定时器，其他步骤参照方案A。
电子定时器比机械定时器的定时精确度高，所以对操作者的要求相对低一些。
方案C：
1.采用成品的电子定时器、带有可调速电路的电动机、直流电源、滑轮等元件实现。
2.测得国歌播放时间和旗杆长度，确定定时器的定时时间并预估电动机的转速。根据时间、旗杆长度和电动的转速，选择滑轮的直径。
3.将自制的电子定时器、直流电源和电动机串联在一个回路中。其中，自制的电子定时器可根据学校实验室现有的元件、设备和已知电路进行制作，如可用555时基电路制作定时器，通过定时器控制的继电器来控制电动机的转动与停止；采用TWH8752开关电路制作电动机的可调速电路。
4.在调速电路中并联一个手动按钮SW2，用于在出现故障时能升降旗帜。
5.初始状态使国旗在旗杆底端。在国歌播放的同时启动自制的电子定时器，电动机开始转动并带动滑轮运动，使国旗上升。当定时器计时停止时，断开电源使电动机停止转动，此时国旗应该正好升至杆顶。如果升旗速度与国歌的播放时间之间存在误差，则需要重新调整滑轮的直径，直到符合要求。（自动升旗简易控制装置电路图）
方案D：
1.采用CD 唱机（含有触发电路）、电动机、直流电源、滑轮等元件实现。
2.测得国歌播放时间和旗杆长度，预估电动机的转速。根据时间、旗杆长度和电动的转速，选择滑轮的直径。
3.从CD唱机中引出音频信号，将CD唱机（含有触发电路）、电动机、直流电源串联在电路中。
4.初始状态使国旗在旗杆底端。当启动CD唱机播放国歌时，音频信号触发电路带动电动机转动，使滑轮运动，国旗匀速上升；当国歌播放结束、没有音频信号时，电动机停止转动，此时国旗应该正好升至杆顶。如果升旗速度与国歌的播放时间之间存在误差，则需要重新调整滑轮的直径，直到符合要求。
5.在启停电动机的电路中并联一个手动按钮SW2，用于在出现故障时能升降旗帜。
这一方案的特点是，不需要外加定时器，而用音频信号直接控制电动机，减少了时间上的误差。
作业：
1.以前学校的大门是对开的，现在很多学校的门都改为电动门，但是这种门操作过于呆板，大门在关闭过程中有人通过时，容易夹伤行人，请同学们就我们所学习技术与设计的知识分析电动门的设计，并能够提出改进方案。
2.有位科学家，为了促使迷上电视的女儿坚持锻炼，专门设计了一辆有趣的“自行车”女儿必须骑上自行车不停地踩脚蹬，才能驱动发电机给电视机供电，想偷懒就看不到电视。请你根据已学的技术与设计的知识，画出“自行车—发电—电视机”这一过程的方框土，分析在这套装置的设计中，综合了哪些技术和原理。
3.设计并制作水车控制装置的模型。利用流动的水冲击水车，以控制不同的机械装置而产生动作。
第3课时：
自动升旗简易控制装置的设计与实施评价和总结。
（1）方案实施：
自动升旗简易控制装置的设计与实施。
（2）交流与评价：
①撰写试验报告，自我评价和小结；
②小组自评；
③展示成果，学生将本组的作品展示给全班同学，其他同学可以提出自己的改进意见。
作业：
1.在宾馆的房间天花板上都有一个自动灭火装置，当室内烟雾的浓度过高时，该装置会自动喷水，起到降温灭火的作用，请你根据这一装置，设计自动灭火装置的模型。
2.请对太阳能热水器进行分析：
（1）一般家用太阳能热水器水温控制是如何实现的？
（2）有的宾馆使用多台热水器串联来集中供水，当水温过低是，通过控制器启动辅助电加热开关，使水温控制在一定范围。请画出这一控制系统的方框图，并说明其工作过程。
3.设计并制作可伸缩的晾衣控制装置。利用手摇装置或电动装置将晾衣绳连同衣物移到室外，下雨时将它整体收回到室内。
八、教学反思
学生要对生活中的一些系统进行分析，思考，并能收集一些设备的工作原理，只有在掌握了大量的系统的工作原理，占有大量的资料的前提下，才能对系统进行分析，画出方框图，才能对其设计有一定的了解。
通过一些具体的生活实例导入有关控制的设计方法，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，由易到难，在学生自己设计的过程中达到突破难点，实现教学目标的目的，符合新课程理念的要求。以贴近学
生生活实际的典型案例为载体，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识，体现老师的引导作用。以学生为主体，让学生进行设计，改进身边的一些控制系统，理论与实践相结合，以问题为引领，在‘师生互动’的课程理念的设计上都有较好的亮点，还应注意及时反馈。
控制系统仿真课程设计报告.
控制系统仿真课程设计 （2011级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月
控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下： 21m s r L L L σ=-，r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程： 其中，状态变量： 输入变量： 电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=-
纠偏说明书
K50纠偏控制系统
(请务必在使用之前阅读) 为了安全使用本产品 ▲在安装和使用之前，请务必详细阅读本说 明书，一定要注意安全，正确使用本产品， 并遵守本说明书中的各种规定。 ▲本纠偏控制器是采用CPU 控制的机电设备， 用来纠正卷材的偏移，所以要严格遵守机电 设备有关规定和法则，适用标准，进行搬 运、安装操作和维护。 在打开控制器准备安装和接线之前要断开控制器电源至少要5分钟。正确的配置和安装是控制器正常运行的前提。 对以下几点要特别注意： ● 安装工作必须在无电状态下进行。 ●容许保护等级：保护接地，只有正确连接保护接地，才能减少外界电磁干扰。●与电网断开后，要等电容放电完毕，才可进行操作。●不要让任何异物进入控制器内。 ●在使用前，要除去所有覆盖物，以防止控制器过热。●切勿在易燃易爆等危险环境中使用。 ●请勿将本产品安装在高温、潮湿等恶劣环境下。● 请勿将产品直接安装在易受震动冲击的环境中。 ● 任何单位部门(Kortis 和Kortis 指定公司除外)未经允许不得擅自拆卸、修理及更改产品。※注意：Kortis对由于不遵守本说明或适用规则而造成的损坏概不负责。 ※注意：因产品更新换代迅速，说明书有变动之处，恕不另行通知，本公司对此保留最终解释权。 危险 如果错误操作，将会产生危险情况，导致伤亡。 注意 如果错误操作，将会产生危险情况，造成设备损坏及财产损失。 设计注意事项
目 录 1.1 概述 1.2 功能及特点1.3 操作界面 第一章 系统概述 112 第二章 安装与配线 2.1 控制器安装 2.2 超声波传感器安装2.3 控制器基本配线 34第三章 编程方法 3.1 控制器菜单画面3.2 编程方法 3.3 画面说明及参数设置 678 第四章 调试运行 4.1 调试步骤 4.2 控制器内部菜单4.3 调试方法 9915 5.1 技术参数5.2 环境规格5.3 外形尺寸161617第五章 规格及维护 5.4 系统维护 19 5
控制系统仿真与设计实验报告
控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：刘峰 7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验内容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10)
键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：
记录实际测取的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论计算值值比较 实际值理论值 峰值 1.3473 1.2975
峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352 +%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：
（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示：
计算机仿真课程设计报告
、 北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2010 ～2011 学年第 2学期 学生姓名：林泽佳专业班级：08自动化1班指导教师：钟秋海工作部门：信息学院一、课程设计题目 ： 《控制系统建模、分析、设计和仿真》 本课程设计共列出10个同等难度的设计题目，编号为：[0号题]、[1号题]、[2号题]、[3号题]、[4号题]、[5号题]、[6号题]、[7号题]、[8号题]、[9号题]。 学生必须选择与学号尾数相同的题目完成课程设计。例如，学号为8xxxxxxxxx2的学生必须选做[2号题]。 二、课程设计内容 （一）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计内容|
！ " [2 有波纹控制器Dy(z)和一单位速度信号输入时的最少拍无波纹控制器Dw(z)。具体要求见（二）。 （二）《控制系统建模、分析、设计和仿真》课题设计要求及评分标准【共100分】 , 1、求被控对象传递函数G(s)的MATLAB描述。（2分） 2、求被控对象脉冲传递函数G(z)。（4分） 3、转换G(z)为零极点增益模型并按z-1形式排列。（2分） 4、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位加速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。（6分） 5、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dy(z)可实现、最少拍和实际闭环系统稳 定的要求。（8分）
6、根据4、5、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 （12分） 7、求针对单位加速度信号输入的最少拍有波纹控制器Dy(z)并说明Dy(z)的可实现性。 （3分） ！ 8、用程序仿真方法分析加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 9、用图形仿真方法(Simulink)分析单位加速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 （8分） 10、确定误差脉冲传递函数Ge(z)形式,满足单位速度信号输入时闭环稳态误差为零和实际 闭环系统稳定的要求。（6分） 11、确定闭环脉冲传递函数Gc(z)形式，满足控制器Dw(z)可实现、无波纹、最少拍和实际 闭环系统稳定的要求。（8分） 12、根据10、11、列写方程组，求解Gc(z)和Ge(z)中的待定系数并最终求解Gc(z)和Ge(z) 。 （12分） 13、求针对单位速度信号输入的最少拍无波纹控制器Dw(z)并说明Dw(z)的可实现性。（3分） 14、用程序仿真方法分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。（7分） 15、用图形仿真方法(Simulink)分析单位速度信号输入时闭环系统动态性能和稳态性能。 & （8分） 16、根据8、9、14、15、的分析，说明有波纹和无波纹的差别和物理意义。（4分） 三、进度安排 6月13至6月14：下达课程设计任务书；复习控制理论和计算机仿真知识，收集资料、熟悉仿真工具；确定设计方案和步骤。 6月14至6月16：编程练习，程序设计；仿真调试，图形仿真参数整定；总结整理设计、 仿真结果，撰写课程设计说明书。 6月16至6月17：完成程序仿真调试和图形仿真调试；完成课程设计说明书；课程设计答 辩总结。 [ 四、基本要求
实验七-对汽车控制系统的设计与仿真
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
带钢纠偏控制系统设计
目录 摘要 (4) Abstract .................................................................................................. 错误！未定义书签。引言 . (5) 1 电液伺服控制系统 (7) 1.1电液控制系统的发展历史概述 (7) 1.2电液伺服控制系统的特点和构成 (8) 1.3电液伺服控制系统的发展趋势 (8) 2 带钢纠偏控制系统设计 (9) 2.1带钢纠偏控制系统原理 (9) 2.1.1课题背景 (9) 2.1.2带钢纠偏控制系统简介 (9) 2.1.3带钢纠偏控制系统工作原理 (9) 2.2带钢纠偏控制系统设计 (10) 2.2.1控制系统参数及基本要求 (10) 2.2.2控制系统设计方案 (11) 2.2.3纠偏液压站原理图设计 (12) 2.3带钢纠偏控制系统元件设计选型 (14) 2.3.1光电传感器设计 (14) 2.3.2电液伺服阀设计选型 (19) 2.3.3液压缸设计选型 (21) 2.3.4系统其他元件设计选型 (22) 3 带钢纠偏控制系统建模及仿真 (23) 3.1带钢纠偏控制系统模型建立 (23) 3.1.1伺服阀传递函数 (23)
3.1.2卷取机传递函数 (24) 3.1.3其他元件传递函数 (24) 3.2带钢纠偏控制系统仿真 (25) 3.2.1系统调节品质分析 (25) 3.2.2系统的闭换阶跃响应 (28) 3.3常规PID控制器 (29) 3.3.1 PID控制算法简介 (30) 3.3.2常规PID仿真及结果分析 (34) 4 智能PI控制器的设计及仿真 (36) 4.1智能PI控制器设计原理 (36) 4.2智能PI控制器仿真及结果分析 (39) 4.2.1智能PI控制器仿真 (39) 4.2.2结果分析 (40) 5智能PI控制器的全数字实现 (43) 5.1计算机控制系统简介 (43) 5.1.1计算机控制系统概述 (43) 5.1.2计算机控制系统的组成 (43) 5.1.3 计算机控制系统的结构 (44) 5.2 最小应用系统的设计 (45) 5.3 系统的软件设计 (46) 5.3.1主程序设计 (46) 5.3.2 8279键盘中断程序 (49) 5.3.3 8279显示子程序 (52) 5.3.4 中断服务程序 (54) 结论 (64)
基于Matlab的自动控制系统设计与校正
自动控制原理课程设计 设计题目：基于Matlab的自动控制系统设计与校正
目录 目录 第一章课程设计内容与要求分析 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (3) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (10) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12) 3.4硬件设计 (13) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (18)
第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 132R R R K c += ，1 )(13243 2>++=αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放 大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°； 2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线； c R R
课程设计之matlab仿真报告
西安邮电大学 专业课程设计报告书 院系名称：电子工程学院学生姓名：李群学号05113096 专业名称：光信息科学与技术班级：光信1103 实习时间：2014年4月8日至2014年4月 18日
一、课程设计题目： 用matlab 仿真光束的传输特性。 二、任务和要求 1、用matlab 仿真光束通过光学元件的变换。 ① 设透镜材料为k9玻璃，对1064nm 波长的折射率为1.5062，镜片中心厚度为3mm ，凸面曲 率半径，设为100mm ，初始光线距离透镜平面20mm 。用matlab 仿真近轴光线（至少10条）经过平凸透镜的焦距，与理论焦距值进行对比，得出误差大小。 ② 已知透镜的结构参数为101=r ，0.11=n ，51=d ，5163.121==' n n （K9玻璃）， 502-=r ，0.12=' n ，物点A 距第一面顶点的距离为100，由A 点计算三条沿光轴夹角分别为10、20、 30的光线的成像。试用Matlab 对以上三条光线光路和近轴光线光路进行仿真，并得出实际光线的球差大小。 ③ 设半径为1mm 的平面波经凸面曲率半径为25mm ，中心厚度3mm 的平凸透镜。用matlab 仿 真平面波在透镜几何焦平面上的聚焦光斑强度分布，计算光斑半径。并与理论光斑半径值进行对比，得出误差大小。（方法：采用波动理论，利用基尔霍夫—菲涅尔衍射积分公式。） 2、用MATLAB 仿真平行光束的衍射强度分布图样。（夫朗和费矩形孔衍射、夫朗和费圆孔衍射、夫朗和费单缝和多缝衍射。） 3、用MATLAB 仿真厄米—高斯光束在真空中的传输过程。（包括三维强度分布和平面的灰度图。） 4、（补充题）查找文献，掌握各类空心光束的表达式，采用费更斯-菲涅尔原理推导各类空心光束在真空中传输的光强表达式。用matlab 对不同传输距离处的光强进行仿真。 三、理论推导部分 第一大题 （1）十条近轴光线透过透镜时，理想情况下光线汇聚透镜的焦点上，焦点到像方主平面的距离为途径的焦距F ，但由于透镜的折射率和厚度会影响光在传输过程中所走的路径（即光程差Δ）。在用MATLAB 仿真以前先计算平行光线的传输路径。，R 为透镜凸面的曲率半径，h 为入射光线的高度，θ1为入射光线与出射面法线的夹角，θ2为出射光线与法线的夹角，n 为透镜材料的折射率。设透镜的中心厚度为d ，则入射光线经过透镜的实际厚度为：L=(R-d) 光线的入射角为：sinq1=h/R 折射角度满足：sinq2=nsinq1 而实际的光束偏折角度为：θ2-θ1。 由此可以看出，当平行光线照射透镜时，在凸面之前光线平行于光轴，在凸面之后发生了偏折，于光轴交汇一点，这一点成为焦点f ，折线的斜率为（-tan(θ2-θ1)）。 （2）根据题意可得，本题所讨论的是与光轴夹角不同的三条光线，经过透镜的两次反射后的成像问题。利用转面公式计算。
控制系统设计与仿真实验报告
阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 控制系统设计与仿真上机实验报告 学院：自动化学院 班级：自动化 姓名： 学号： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 一、第一次上机任务 1、熟悉matlab软件的运行环境，包括命令窗体，workspace等，熟悉绘图命令。 2、采用四阶龙格库塔法求如下二阶系统的在幅值为1脉宽为1刺激
下响应的数值解。 2?，??n10?0.5,??(s)G n22?????2ss nn3、采用四阶龙格库塔法求高阶系统阶单位跃响应曲线的数值解。 2?，，??5T?n100.5,???Gs)( n22???1)?s(?2s)(Ts?nn4、自学OED45指令用法，并求解题2中二阶系统的单位阶跃响应。 程序代码如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
;曲线如下： 法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。．阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
法拉兹·日·阿卜——学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。． 阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根 二、第二次上机任务 试用simulink方法解微分方程，并封装模块，输出为。得到各、1x i 状态变量的时间序列，以及相平面上的吸引子。 ?x?x??xx?3121? ??xx?x???322 ??xx?xx??x??32321参数入口为的值以及的初值。（其中，以及??????x28?10,?8/,,3,?i1模块输入是输出量的微分。）初值分别为提示：0.001xxx?0,?0,?312s:Simulink
纠偏原理及其应用
纠偏院里的分析与应用 1带钢连续处理过程的跑偏分析 工程设计和应用中，无论带钢形状的板形缺陷、塔形卷曲、处理线设备安装偏差及调整不当、处理工艺对带钢的影响等都会导致运动的带钢在生产线上发生偏移[2]。 各种形式的板形缺陷主要有：带钢断面形状、平坦度、带头焊接没对齐或偏斜。当带钢在运动过程中，它的形状并不能得到纠正。依照拱形的大小，会产生相应大小的跑偏。 设备精度包括转向辊、张力辊及活套车等安装精度、夹送辊压力不均、各种辊子辊面不均匀磨损等因素均会造成带钢横向跑偏。 根据带钢的运行行为，辊子上的带钢总是趋向于以90 o 的夹角垂直辊子轴线方向运行。事实上，辊子轴线不平行，甚至带钢拱形都会导致带钢进人辊子的角度偏离90 o 。偏离的大小，记为跑偏角。那么，跑偏理论计算公式为： F ＝ K·L·tanα ( l ) 式中 F——跑偏量，mm ; K——跑偏系数； L——自由带钢长度，mm ; α——跑偏角，度。 带钢的跑偏速度与带钢跑偏角、辊子的输送速度有关。 Vα＝v k·V c·tanα（2） 式中 Vα——带钢跑偏速度，mm/s ; v k——跑偏速度系数，其大小与辊子表面状态、带钢与辊子包角等有 关，理想状况下可取1.0 ； V c——辊子圆周线速度，mm/s； α——跑偏角，度。 实际上，各种辊子在长期运行过程中，由于单边磨损大而成锥形。由于锥形辊使带钢张力分布不均匀，使带钢总是向粗的一端跑偏，而锥度的大小影响了跑偏的速度。 张力控制带钢张力波动，特别是由于带钢张力不足或张力控制调整不当，会引起带钢张力的强烈波动，从而造成带钢运行过程中横向跑偏。 高的单位面积张力可以消除部分带钢弯曲及本身缺陷，从而每个转向辊上带钢的横向偏差都会得到消减。可是，由于带钢的材料属性以及用于控制带钢张力的张力辊的驱动运行的限制，带钢张力增加是受限制的。 2带钢对中纠偏原理研究
控制系统的MATLAB仿真与设计课后答案
控制系统的MATLAB 仿真与设计课后答 案
第二章 1>>x=[15 22 33 94 85 77 60] >>x(6) >>x([1 3 5]) >>x(4:end) >>x(find(x>70)) 2>>T=[1 -2 3 -4 2 -3] ; >>n=length(T); >>TT=T'; >>for k=n-1:-1:0 >>B(:,n-k)=TT.^k; >>end >>B >>test=vander(T) 3>>A=zeros(2,5); >>A(:)=-4:5 >>L=abs(A)>3 >>islogical(L) >>X=A(L) 4>>A=[4,15,-45,10,6;56,0,17,-45,0] >>find(A>=10&A<=20) 5>>p1=conv([1,0,2],conv([1,4],[1,1]));
>>p2=[1 0 1 1]; >>[q,r]=deconv(p1,p2); >>cq='商多项式为 '; cr='余多项式为 '; >>disp([cq,poly2str(q,'s')]),disp([cr,poly2str(r,'s')]) 6>>A=[11 12 13;14 15 16;17 18 19]; >>PA=poly(A) >>PPA=poly2str(PA,'s') 第三章 1>>n=(-10:10)'; >>y=abs(n); >>plot(n,y,'r.','MarkerSize',20) >>axis equal >>grid on >>xlabel('n') 2>>x=0:pi/100:2*pi; >>y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >>plot(x,y),grid on; 3>>t=0:pi/50:2*pi; >>x=8*cos(t); >>y=4*sqrt(2)*sin(t); >>z=-4*sqrt(2)*sin(t); >>plot3(x,y,z,'p');
基于Simulink仿真双闭环系统综合课程设计报告书
课程设计 双闭环直流调速系统设计及仿真验证 学院年级：工程学院08级 组长：陈春明学号200830460102 08自动化1班成员一：陈木生学号 200830460103 08自动化1班 指导老师： 日期： 2012-2-28 华南农业大学工程学院
摘要 转速、电流双闭环调速系统是应用最广的直流调速系统，由于其静态性能良好，动态响应快，抗干扰能力强，因而在工程设计中被广泛地采用。现在直流调速理论发展得比较成熟，但要真正设计好一个双闭环调速系统并应用于工程设计却有一定的难度。 Matlab是一高性能的技术计算语言，具有强大的科学数据可视化能力，其中Simulink具有模块组态简单、性能分析直观的优点，方便了系统的动态模型分析。应用Simulink来研究双闭环调速系统，可以清楚地观察每个时刻的响应曲线，所以可以通过调整系统的参数来得出较为满意的波形，即良好的性能指标，这给分析双闭环调速系统的动态模型带来很大的方便。 本研究采用工程设计方法，并利用Matlab协助分析双闭环调速系统，依据自动控制系统快、准、稳的设计要求，重点分析系统的起动过程。 关键词：双闭环直流调速 Simulink 自动控制
目录 1、直流电机双闭环调速系统的结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.1 双闭环调速系统的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.2 双闭环调速系统的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 、建立直流电机双闭环调速系统的模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.1 小型直流调速系统的指标及参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2 电流环设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3 转速环设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3、直流电动机双闭环调速系统的MATLAB仿真．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1 系统框图的搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.2 PI控制器参数的设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.3 仿真结果．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4、结论与总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5、参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
光电纠偏控制器
GD－4B 型光电纠偏控制器 GD－4B 型光电纠偏控制器为边缘位置检测装置（EPC），是对薄型软物料在传送过程中水平方向位置偏移进行控制的系统，具有自动检测、自动跟踪、自动调整等功能。能对纸张、薄膜、不干胶带、铝箔等物料的标志线或边缘进行跟踪纠偏，以保证卷绕、分切的整齐。该系统可用于轻工、纺织、印染、印刷等行业。 该系统用光电开关检测物料边缘的位置，由同步电机驱动器、同步电机、丝杠、拖板等组成执行机构，完成对物料的牵引，修正物料运行时的偏差。 GD-4B光电纠偏控制器的控制单元由单片机及大规模集成电路组成，内置EEPROM数据存储器，可永久保存用户的状态设置，掉电不丢失数据；内置死机自恢复电路、EMI干扰抑制电路，系统可在较恶劣的环境工作；整个系统采用“模块化”理念设计，便于用户组成综合控制系统。 技术指标 1．跟踪标志宽度＞2mm 2．光电检测开关与物料的距离12mm±2mm 3．响应时间25ms 4．灵敏度±0.5mm 5．驱动器速度：8mm/s 6．推动力：50-500Kgf(由电机的输出功率决定) 7．位置失控保护 8. 光电开关输出方式：NPN常开型 9. 安装方式：嵌入式；面板尺寸：197*105；开孔尺寸：180*92 二、工作条件 1．工作电压AC 220V±10% 50Hz 2．环境温度50 o C以下 3．空气湿度≤85％（25 o C） 三、工作原理 本系统中，由光电检测开关检测单边或双边的位置，以拾取位置偏差信号。再将位置偏差信号进行逻辑运算，产生控制信号，用同步电机驱动机械执行机构（丝杠、拖板等），修正物料运行时的蛇型偏差，控制物料直线运动。 在偏差方向上设置左、右限位开关，防止系统失控。 单边双开关控制时，光电头置于材料一边。使材料边缘处于光电传感器二不灵敏区内。优点：控制误差较小，材料宽度变化时，光电头位置可以不变。缺点：如果边缘破损，会强制跟踪导
MATLAB控制系统与仿真设计
MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127
指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid
MATLAB仿真课程设计报告
北华大学 《MATLAB仿真》课程设计 姓名： 班级学号： 实习日期： 辅导教师：
前言 科学技术的发展使的各种系统的建模与仿真变得日益复杂起来。如何快速有效的构建系统并进行系统仿真，已经成为各领域学者急需解决的核心问题。特别是近几十年来随着计算机技术的迅猛发展，数字仿真技术在各个领域都得到了广泛的应用与发展。而MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程和科学计算的高级语言，能够设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质量程序，而且编程效率和计算效率极高。MATLAB环境下的Simulink是当前众多仿真软件中功能最强大、最优秀、最容易使用的一个系统建模、仿真和分析的动态仿真环境集成工具箱，并且在各个领域都得到了广泛的应用。 本次课程设计主要是对磁盘驱动读取系统校正部分的设计，运用自动控制理论中的分析方法，利用MATLAB对未校正的系统进行时域和频域的分析，分析各项指标是否符合设计目标,若有不符合的，根据自动控制理论中的校正方法，对系统进行校正，直到校正后系统满足设计目标为止。我组课程设计题目磁盘驱动读取系统的开环传递函数为是设计一个校正装置，使校正后系统的动态过程超调量δ%≤7%，调节时间ts≤1s。 电锅炉的温度控制系统由于存在非线性、滞后性以及时变性等特点,常规的PID控制器很难达到较好的控制效果。考虑到模糊控制能对复杂的非线性、时变系统进行很好的控制, 但无法消除静态误差的特点, 本设计将模糊控制和常规的PI D控制相结合, 提出一种模糊自适应PID控制器的新方法。并对电锅炉温度控制系统进行了抗扰动的仿真试验, 结果表明, 和常规的PI D控制器及模糊PI D复合控制器相比,模糊自适应PI D控制改善了系统的动态性能和鲁棒性, 达到了较好的控制效果。
EH-1003HS带材纠偏控制系统
EH-1003HS带材纠偏控制系统 一带材纠偏系统工作原理 钢铁、橡胶、造纸等工业企业在对带材进行生产或加工过程中，需要将带材准确无偏地送入下道工序机组。但是，由于外界的各种因素的影响，总会造成偏差。为了保证产品质量及满足正常生产或加工的需要，就得使用纠偏系统，通过自动调节来消除偏差，使带材中心始终被控制在生产线的中心。 系统主要由CSEC-20电液伺服控制器（其中包括红外宽光束对中传感器、电液伺服放大器和泵电机启动装置等）、油缸（用户自备），位移传感器（CRDB-A）、电液伺服阀（CSV8系列），液压站（CHPS）等元器件组成。光电传感器的检测器是成对使用，其对称中心与生产线中心是一致的。在生产过程中，当带材中心偏离生产线机械中心时，两光电传感器被遮挡部分面积就不一样，因此其输出两个大小不同的电信号至前置放大器，通过前置放大器相加运算后，输出一个与帘子布位置偏差大小、方向有关的电信号至主放大器，主放大器输出一电流信号给伺服阀动圈以控制伺服阀的方向与流量；伺服阀控制油缸，使位移-摆动辊偏移，同时带动位移传感器，使位移传感器也输出一反相信号给主放大器，此信号使伺服阀输出减小；当此信号与前置放大器输出信号等值反相时，伺服阀输出为零，位移-摆动辊停止运动，此时辊与起始位置有一位移并成一角度，带材在这一位移与角度作用下产生位移-螺旋效应；直至偏差消除，两光电检测器输出电压一致，前置放大器输出为零，位移-摆动辊偏角也回到零，即起始位置，此时带材中心与生产线机械中心无偏差。如再有偏差，则重复上述过程，从而达到连续纠正偏差的目的。整个系统是逐级推动、闭环工作的。元件故障与调整不当都可能使系统失常。在系统中如出现故障，应根据情况具体分析、区别对待，切忌非专业人员乱拆乱调，以免损失纠偏精度。 二系统框图 见下页《带材纠偏系统示意图》 三电气原理及连接图
美塞斯FIFE纠偏系统介绍(纠偏控制器)
美塞斯FIFE纠偏系统介绍(纠偏控制器)
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美塞斯FIFE纠偏系统介绍 控制器 纠偏控制器(MC16) 型号为4008301898的FIFE产品平滑而高效的卷材生产始于正确的纠偏控制系统。FIFE?为您提供一系列的自动控制系统，使您获得精密而可靠的纠偏性能、以及将来升级您生产线的灵活性。 卷材纠偏控制器 FIFE卷材纠偏控制器功能强大、安装简单、操作方便，具有极高的动态响应水平以提高纠偏精度并减少浪费。 D-MAXTM 系列卷材纠偏系统 ●一个由功能强大、模块化的组件构成的完整系统，用以提高效率和卷半质量 ●模块化设计理念，可以作为预接线控制器系统或者多功能组件中的独立功能模块使用●控制器外观朴实，能够提供最高水平的纠偏精度，选用功能强大，例如高速联网和远程 系统监控功能 ●图形化的操作界面，简明易发的操作语言，可以使 您的安装我操作变得简单 POLARIS TM卷材纠偏控制器 ●精密的卷材纠偏控制器，安装和操作都很简单 ● 5.67”x5.67”x4.06”(144mm x 144mm x 103mm)
的小巧箱体，容易嵌入机器的控制面板中 ●直观而友好的操作界面能够减小两批产品转换中的停工时间 ●高动态响应性能，确保恒定，优质的卷装 CDP-01 卷材纠偏控制器 ●具有高品质的动态响应性能，能够驱动 单个、两个或者三个纠偏器同时使用 ●内置信号放大器，专门用于红外感应器 在检测透明卷材时将信号放大，提高检 测精度 ●不需要PLC也可以同时控制多达3套纠 偏系统 网络通讯 可选的串行总线通讯协议转换器，使您可以通过现有的ControlNet,DeviceNet,InterBus,Profibus,Modbus/TCP Ethernet,或Ethernet IP获得纠偏数据。 动力装置 不管您选用什么样的控制系统，FIFE动力装置都具有足够的灵活性来满足任何卷材和载荷方面的要求。 ●适合于随较大载荷的放卷/收卷电气液压式或气动液压式纠偏系统 ●紧凑、模块化的结构是完全独立可用的 ●几乎不需要维护
仿真课设报告
仿真课程设计报告 题目: 柔性生产线仿真案例 班级:物流 姓名: 学号: 指导教师: 2015年9月23日
目录 一、课程设计目的 (3) 二、课程设计内容 (3) 三、设计步骤 (3) 3.1案例分析 (3) 3.1.1案例说明 (3) 3.1.2建模步骤 (5) 3.1.3主要技术设计 (5) 3.2模型搭建 (6) 3.2.1基础空间总体布局 (6) 3.2.2Track设计 (6) 3.2.3加工设备的设计 (7) 3.2.4工件和AGV的属性设计 (9) 3.2.5表的设计 (10) 3.2.6工件生成器和消灭器的设计 (12) 3.2.7Method和Variable的设计 (12) 3.3仿真实现 (13) 3.3.1工件加工流程及时间设计 (13) 3.3.2任务队列设计 (13) 3.3.3小车的运行规则设计 (14) 3.3.4其它控制方法 (17) 四、仿真分析 (20) 4.1设备利用率 (20) 4.2轨道利用率 (21) 4.3加工总时间 (22) 五、模型优化 (22) 5.1订单投产优化 (22) 5.2小车优化 (23) 5.3其它优化 (26) 六、课设总结 (29)
一、课程设计目的 本课程设计是与物流工程专业教学配套的实践环节之一，结合《现代生产管理》、《设施布置与规划》、《离散系统建模与仿真》等课程的具体教学知识点开展。在完成以上课堂教学的基础上，进行一次全面的实操性锻炼。设计采用企业的实际案例数据，要求完成生产线物流仿真建模和生产线物流优化方案设计两大方面的实际设计内容。 通过本环节的设计锻炼，我们可以加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产运作系统问题的能力，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。 二、课程设计内容 以某企业柔性制造系统（FMS）为对象，按该企业的生产实际资料为设计依据。对该柔性制造系统进行建模和仿真，通过模拟该制造系统的物流状况，寻找优化的物流方案进行产能平衡，并针对优化后的方案再次进行仿真，对比两个仿真结果在交货期要求，设备利用率等方面的不同，并制定该柔性制造系统生产作业计划。 三、设计步骤 3.1案例分析 3.1.1案例说明 1．柔性制造系统状况： 某企业柔性制造系统共有5台加工中心，定义加工中心名称分别为CNC_1、CNC_2、CNC_3、CNC_4、CNC_5。该制造系统内有一辆AGV小车，运行速度为1米/秒，可控制其实现不同的运送策略。每台设备入口和出口前有容量为4的缓冲，工件在由设备完成加工前后必须经过入口缓冲和出口缓冲，每台设备由一工人负
复杂过程控制系统设计与Simulink仿真
银河航空航天大学 课程设计 （论文） 题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿 真 班级 学号 学生姓名 指导教师
目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)
复杂过程控制系统设计与Simulink仿真 姬晓龙银河航空航天大学自动化分校 摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。 关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言 单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。 计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。