哈工大2015自动控制原理大作业要求与题目.pdf

自动控制原理大作业要求与题目自动控制原理大作业要求与题目（1）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。（2）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。（3）确定校正装置的电路形式及其参数。（4）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1.参考图 1 所示的闭环控制系统。试设计一个超前校正装置,使得相位裕度为45，幅值裕度不小于 8 分贝，稳态速度误差常数为 4 秒-1。利用 MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。+Gc(s)-Ks(0.1s1)(s1)图 1题 1 所述闭环系统2.考虑图 2 所示的系统。试设计一个校正装置，使得稳态速度误差常数等于50秒-1，相位裕度为50，幅值裕度不小于 8 分贝。利用 MATLAB 画出已校正系统和未校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。+Gc(s)-1s(s1)图 2题 2 所述控制系统3.考虑图 3 所示的卫星姿态控制系统。试设计一个校正装置，使得相位裕度为幅值裕度大于或等于 6 分贝。利用 MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃45，和单位斜坡响应曲线。+Gc(s)-0.05(s25)s2(s20.1s4)图 3题 3 所述控制系统4.考虑图 4 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 4秒-1，相位裕度为50，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和单位斜坡响应曲线。R+Gc(s)-1s2s0.1s20.1s4C液压伺服系统1飞机速度陀螺图 4题 4 所述控制系统5.参考图 5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置，使得稳态速度误差常数为 20 秒-1，相位裕度为60，幅值裕度不小于 8 分贝。利用 MATLAB 画出已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。+Gc(s)-1s(s1)(s5)图 5题 5 所述控制系统6.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 6 所示。（a）当Gc(s)K时，确定 K 的合适取值，使系统的相位裕度为50，并请估计此时的系统带宽；（b）试设计一个合适的滞后校正网络，使系统相位裕度为50，稳态速度误差常数为 2 秒-1。控制器R(s)参考输入设备4s(s1)(s2)+Gc(s)-Y(s)负载波形图 6题 6 所述控制系统框图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。8.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 55，并估算校正后系统的阶跃响应。校正网络R(s)输入指令对象12s(s10)+Gc(s)-Y(s)悬浮高度图 8题 8 中磁悬浮列车悬浮控制系统9.在通常情况下，自动导航小车（AGV）是一种用来搬运物品的自动化设备。大多数 AGV 都需要有某种形式的导轨，但迄今为止，还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。因此，自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象，这表明导航系统还不稳定。大多数的 AGV 在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s，但实际速度通常只有0.5m/s,只有在干扰较小的实验室中，才能达到最高速度。随着速度的增加，要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。AGV 的导航系统框图如图 9 所示，其中1=40ms，2=21ms。为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为 1%，要求系统的稳态速度误差系数为100。在忽略2的条件下，试设计超前校正网络，使系统的 相位裕度满足45 65。按相位裕度的两个极端情况设计系统后，计算并比较所得系统阶跃响应的超调量和调节时间。控制器小车1s(1s1)(2s1)R(s)+与预定路线的偏差Gc(s)Y(s)-图 9题 9 中自动导航小车10.继续考察题 9 给出的系统，试设计合适的滞后校正网络，试系统的相位裕度达到50，并估计校正后系统的超调量及峰值时间。6040200-20-40-60-80-21010-11001011026040200-20-40-60-80-21010-1100101102