控制器-CP343-1

CP343-1 PROFINET IO 通信 CP343-1 PROFINET IO Communication

IO 控制器-CP343-1

IO 设备-ET200S PN

IO Controller-CP343-1

IO Device-ET200S PN

现方法。

关键词PROFINET IO 通讯, 工业以太网, IO 监控器, IO 控制器, IO 设备, SCALANCE交换机

Key Words PROFINET IO Communication, IE, IO Supervisor, IO Controller, IO Device, SCALANCE Switch

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目录

1. PROFINET IO概述 (4)

2. PROFINET IO现场设备简介 (5)

3. 系统的硬件体系结构 (6)

4. 系统组态及参数设置 (7)

4.1 新建STEP7项目 (7)

4.2 组态IO Controller (9)

4.3 组态IO Device (12)

4.4 编写用户程序 (15)

4.5 设置PG/PC接口 (16)

4.6 下载硬件组态 (18)

4.7 设置IO设备名 (21)

4.8 下载用户程序 (23)

5. 测试、监控与诊断 (24)

6. 诊断 (26)

6.1通过STEP7在线诊断 (26)

6.2 通过NCM S7软件诊断 (28)

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1. PROFINET IO概述

PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准。使用PROFINET，设备可以从现场级连接到管理级。

?PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准；

?PROFINET基于工业以太网；

?PROFINET兼容TCP/IP和IT标准；

?PROFINET是一种实时以太网；

?PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。

通过PROFINET，分布式现场设备（如现场IO设备，例如信号模板）可直接连接到工业以太网，与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间，其典型的响应时间在10ms的数量级，完全满足现场级的使用。

在使用STEP7 进行组态的过程中，这些现场设备（IO device — IO设备）只能有一个中央控制器（IO controller — IO控制器）。借助于具有PROFINET的接口或代理服务器，现有的模板或设备仍可以继续使用，从而保护PROFIBUS用户的投资。IO Supervisor（IO 监控设备）用于HMI监控和诊断。

在PROFINET的结构中，PROFINET IO是一个执行模块化，分布式应用的通讯概念。PROFINET IO能让您从所熟悉的PROFIBUS DP一样，创造出自动化的解决方案。因此组态PROFINET IO 与组态PROFIBUS DP在STEP7

中实现方法是类似的。

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2. PROFINET IO现场设备简介

以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备：

?IM151-3 PN和IM154-4 PN

作为IO设备直接连接ET200S的电子模块。

?CPU416-3PN/DP、CPU414-3PN/DP 、CPU319-3 PN/DP 、CPU317-2 PN/DP和CPU315-2 PN/DP

作为IO控制器的CPU模块，用于处理过程信号和直接将现场IO设备连接到PROFINET上。

?IE/PB LINK PN IO

将现有的PROFIBUS设备透明地连接到PROFINET上的代理设备。

?IWLAN/PB LINK PN IO

将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET上的代理设备。

?CP343-1 Advanced和CP343-1

用于连接S7-300 PLC到PROFINET，作为IO控制器连接现场IO设备。

?CP443-1 Advanced

用于连接S7-400 PLC到PROFINET，连接现场IO设备并带有集成的WEB服务器和集

成四口交换机的通讯处理器。

?CP1616

可作为IO控制器，连接PC到PROFINET，连接现场IO设备并带有集成交换机的通讯处理器。

?SOFTNET PN IO

作为IO控制器用于PG/PC上的软件，连接现场IO设备。可以用于基于PC的控制系统、HMI系统和测试应用软件。

PROFINET IO的现场IO设备在PROFINET上有着相同的等级，在网络组态时分配给一个IO控制器。现场IO设备的文件描述定义在GSD (XML)文件。

（1） 导入GSD文件，并在STEP7中进行硬件组态

（2） 编写用户程序，下载到 IO 控制器中

（3） IO控制器和IO设备自动地交换数据

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3. 系统的硬件体系结构

本示例为一套S7-300C PLC 通过CP343-1模块连接带PN 接口的ET200S 模块，对其数字量IO 进行读写，实现PN IO 通信。

下图为示例系统的配置图，图中包含如下的硬件： ? 一台笔记本电脑或PG/PC ? 一块普通以太网卡 ? 一套S7-300C PLC

? 一套带PN 接口的ET200S 系统

STEP7 / HW-Config

High

IO Supervisor

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硬件和软件需求： 表3－1硬件订货信息： 名称

数量 订货号 ET200S PN 接口模块 1 6ES7 151-3BA20-0AB0 ET200S PN 电源模块 1 6ES7 138-4CB10-0AA0 ET200S PN DI 模块 2 6ES7 131-4BB00-0AA0 ET200S PN DO 模块 2 6ES7 132-4BB01-0AB0

ET200S PN 电源端子模块 1 6ES7193-4CD70-0AA0 ET200S PN 普通端子模块 4 6ES7193-4CB30-0AA0 快速连接RJ45接头180o

4 6GK1 901-1BB10-2AB0 快速连接RJ45接头90 o

2 6GK1 901-1BB20-2AB0

快速连接标准电缆 按米订

货 6XV1 840-2AH10 S7-300 CPU 1 6ES7 314-6CF00-0AB0 MMC 存储卡 2 6ES7 953-8LG00-0AA0 S7-300电源模块 1 6ES7 307-1EA00-0AA0 CP343-1 Advanced IT 1

6GK7 343-1GX21-0XE0

表3－2软件订货信息： 名称 版本 Windows XP SP2 STEP7 V5.4 SP1

4. 系统组态及参数设置 4.1 新建STEP7项目

打开STEP7软件，在SIMATIC Manager 点击工具栏中的按钮，弹出New project 对话

框。在Name 栏中写入要新建的工程名：PNIO_CP343-1。可以点击按钮，

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给新建的工程存储在新的路径下——D:\Siemens Project\PN Workshop\Getting Started。

存储路径可以任意选择。

点击

按钮，在SIMATIC Manager 中新建了一个项目。

右键点击项目弹出菜单，插入一个S7-300

站。

4.2 组态IO Controller

然后在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU314-2DP和作为IO Controller的CP343-1 Advanced。

这时会弹出“设置以太网接口”的属性界面，根据实际需要设定IP地址信息。这里使用默认的IP地址和子网掩码。并点击按钮，新建一个子网Ethernet(1)。

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右键单击CP343-1 Advanced，插入一个PROFINET IO系统。

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4.3 组态IO Device

在这个以太网Ethernet(1)中，配置一个IO 设备站，配置IO 设备站与配置PROFIBUS 从站类似。在硬件列表栏PROFINET IO 内找到需要组态的的ET200S PN，并且找到与相应的硬件相同订货号的ET200S PN

接口模块。

用鼠标双击ET200S 图标，弹出ET200S 的属性界面。可以查看ET200S 的简单描述，订货号，设备名称，设备号码和IP 地址。其中Device Name 设备名称可以根据工艺的需要来自行修改，这里使用默认设置：IM151-3PNHF。Device Number 设备号用于PROFINET IO 设备的诊断。IP 地址也可以根据需要来修改，我们使用默认设置192.168.0.2。点击OK 按钮，关闭该对话框。

用鼠标单击ET200S图标，会在左下栏中显示该IO设备的模块列表。依次在硬件列表栏内，选择PM-E模块和2DO模块与2DI模块，注意该模板的订货号要与实际的配置的模板订货号相同，各个模块属性使用默认方式。

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然后在硬件组态中点击保存和编译，IO Controller和IO Device的硬件组态过程完成。

技巧：

如果对ET200S模块的选型组态过程不熟悉，可以使用SIMATIC ET200配置工具进行组态，然后导入到项目硬件组态中来。

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4.4 编写用户程序

在SIMATIC Manager中，打开OB1，进入LAD/STL/FBD的编程界面中。根据在硬件组态中的ET200S站的DI和DO模块地址，对数字量模块进行读写。

FC功能块的发送和接收区与ET200S上DO和DI对应关系如下图：

“PNIO_RECV”参数说明如下表：

参数 变量声明 注释

CPLADDR INPUT CP模板地址

LEN INPUT 实际接收的数据字节长度

IOPS OUTPUT IO Consumer接收的对方IO Provider每个输入字节对应的位

状态

NDR OUTPUT 数据通信是否无错误地完成

ERROR OUTPUT 有错误发生

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“PNIO_SEND”参数说明如下表：

参数 变量声明 注释

CPLADDR INPUT CP模板地址

LEN INPUT 实际发送的数据字节长度

IOCS OUTPUT 对方IO Consumer提供给IO Provider的每个输出字节对应的

位状态

DONE OUTPUT 数据通信是否无错误地完成

ERROR OUTPUT 有错误发生

STATUS OUTPUT 发送块的状态代码

CHECK_IOCS OUTPUT 由这个位来判断是否需要对IOCS状态进一步分析

SEND IN_OUT 发送数据区

4.5 设置PG/PC接口

所有以太网设备出厂设置里都有MAC地址，因此可以通过普通以太网卡对带有以太网口的PLC系统进行编程调试。注意在第一次配置以太网设备时只能看到MAC地址。在SIMATIC Manager中选择Options菜单，选择“Set PG/PC Interface...”

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选择TCP/IP->Intel(R) PRO/1000MT...接口参数。其中Intel(R) PRO/1000MT...表示本台PG/PC的普通以太网卡。

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可以在SIMATIC Manager的界面的状态栏中，发现已经选择的PG/PC接口。

使用本台PG/PC作为IO Supervisor，通过一根标准以太网线连接ET200S PN HIGH FEATURE 的双口交换机上。

4.6 下载硬件组态

打开本地网络连接属性，给本机设置IP地址192.168.0.158。注意要使各台PROFInet接口设备在同一个网段上192.168.0。

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在HW Config 界面中，选择图标。弹出选择目标模块界面，默认状态为CPU 314C-2 DP，

点击OK 确认。

弹出选择节点地址对话框，通过View功能可以查看相应CP343-1 Advanced的MAC地址。

地址设置为这时系统会给IO控制器赋IP地址，并下载组态信息到PLC中。

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二阶弹簧-阻尼系统PID控制器参数整定

《控制系统仿真与CAD》大作业 二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定 学校：上海海事大学 学院：物流工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气173班 学号：************ 姓名：李** 老师：** 时间：2020年6月13日

1. 题目与要求 考虑弹簧－阻尼系统如图1所示，其被控对象为二阶环节，传递函数()G s 如下，参数为M=1kg ，b=2N.s/m ，k=25N/m ，()1F s =。设计要求：用.m 文件和simulink 模型完成。 图 1 弹簧--阻尼系统 （1）控制器为P 控制器时，改变比例系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分系数大小，分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。(例如当Kp=50时，改变积分系数大小) （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%，过渡过程时间Ts<2s, 并绘制相应曲线。 2. 分析： （1）根据受力分析可得系统合力与位移之间微分方程： F kx x b x M =++&&& （2）对上得微分方程进行拉普拉斯变换，转化后的系统开环传递函数： 25211)()()(22++= ++== s s k bs Ms s F s X s G （3）系统输入为力R(S)=F(S),系统输出C(S)为位移X(S),系统框图如下： 图 2 闭环控制系统结构图 3. 控制器为P 控制器时： 控制器的传递函数p p K s G =)(，分别取p K 为1,10,20,30,40,50,60,70,80， （1）simulink 构建仿真模型如图3，文件名为：P_ctrl ；

I控制器参数整定经验总结

PID控制器的参数整定 (1)PID是比例,积分,微分的缩写. 比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大,则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,

对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。 (2) PID具体调节方法 ①方法一 确定控制器参数 数字PID控制器控制参数的选择，可按连续-时间PID参数整定方法进行。 在选择数字PID参数之前，首先应该确定控制器结构。对允许有静差（或稳态误差）的系统，可以适当选择P或PD控制器，使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态误差的系统，应选择包含积分控制的PI或PID控制器。一般来说，PI、PID和P控制器应用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。 选择参数 控制器结构确定后，即可开始选择参数。参数的选择，要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。工程上，一般要求整个闭环系统是稳定的，对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪，超调量小；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数发生变化时，整个系统能保持稳定，等等。这些要求，对控制系统自身性能来说，有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求，兼顾其他方面，适当地折衷处理。 PID控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上，PID控制器的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或者通过实验经验公式来确定。 常用的方法，采样周期选择， 实验凑试法 实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。 整定步骤 实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。 （1）整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。 （2）整定积分环节 若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。 先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。 （3）整定微分环节 若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。 先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。 实验经验法 扩充临界比例度法

弹簧质量阻尼系统的建模与控制系统设计

分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号： 提交时 目录 目录 (1) 1 研究背景及意义 (3) 2 弹簧-质量-阻尼模型 (3) 2.1 系统的建立 (3) 2.1.1 系统传递函数的计算 (4) 2.2 系统的能控能观性分析 (6) 2.2.1 系统能控性分析 (6) 2.2.2 系统能观性分析 (7) 2.3 系统的稳定性分析 (7) 2.3.1 反馈控制理论中的稳定性分析方法 (7) 2.3.2 利用Matlab分析系统稳定性 (8) 2.3.3 Simulink仿真结果 (9) 2.4 系统的极点配置 (10) 2.4.1 状态反馈法 (10) 2.4.2 输出反馈法 (11) 2.4.2 系统极点配置 (11)

2.5系统的状态观测器 (13) 2.6 利用离散的方法研究系统的特性 (15) 2.6.1 离散化定义和方法 (15) 2.6.2 零阶保持器 (16) 2.6.3 一阶保持器 (17) 2.6.4 双线性变换法 (18) 3.总结 (18) 4.参考文献 (19)

弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示， 图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，，，，，。 2.1 系统的建立

参数化设计分析

参数化设计的建筑设计方法研究 摘要：非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化;清除了时间与空间的二元对立，表现了时空统一的状态；歌颂了高度的连续性与流动性。建筑物也像其他人造物一样受这些新的科学理论的影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性参数化的发展道路。参数化设计植根于软件的发展，发自建筑学对于周边领域或是学科的借鉴； 关键词：非线性建筑；现象学设计方法；生成性参数化设计; 关系构建式参数化设计；脚本设计 全球化经济是当代真实的准则，将所有的东西都变成了商品，所有的地方都变成了市场。过度的媒体文化缩小了天真的或是独特的发明的可能性，吸收了所有的不同和例外。所有的优势都已经被占有过，所有的事情也都被做过，想过，或是规划过。建筑也是如此，大多数的建筑会被层层的建筑规范，区域规划，工业准则，标准化参数，市场需求甚至政治需要所包围，事实上建筑师所拥有的自由是一种已经被限定过的自由。先进的建筑诞生于建筑师终于认识到自己跳不出这种已经被限定过的自由，而所有“创造美好世界”的幻想都只是庸人自扰，于是伴随着名称的变化也伴随着所标榜的“主义”的变化，从“批判”变成了“后批判”（从解构到后解构，从后现代到后后现代）。这种变化实际上代表了一种倒退——因为“后”并不代表“超越”，而仅仅代表“之后”。在当代先进的建筑师中两个最大的力量，“Dutch派”和“Parametric派”，“Dutch派”算是一种简称——代表库哈斯和他的模仿者及追随者们。他们的作品建立在差异的人类特性和弱点之上，喜欢寻找已知社会和系统的漏洞，然后进行反向的设计，并且喜欢用大量的统计学数据和量化的研究来兜售他们机智的结果。而另外一种建筑学的力量可以称为“Parametric派”，或是”Parametric Design”(参数化设计）。 在这里有必要先介绍一下非线性建筑的概念，非线性建筑人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，原因之二也许是因为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产技术能力只能制造出简单标准的人造物体。然而上世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理

二阶弹簧—阻尼系统,PID控制器设计,参数整定

二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定

一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制 的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为：()P P G s K = 积分控制器的传递函数为：11()PI P I G s K T s =+ ? 微分控制器的传递函数为：11 ()PID P D I G s K T s T s =+ ?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数()G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。

图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： F kx x b x M =++ 25 21 1)()()(22++= ++== s s k bs Ms s F s X s G 四、设计要求 通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数）

PID控制器设计及其参数整定

一、绪论 PID 参数的整定就是合理的选取PID 三个参数。从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等方面考虑问题，三参数作用如下： 比例调节作用：成比例地反映系统的偏差信号，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生与其成比例的调节作用，以减小偏差。随着P K 增大，系统的响应速度加快，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大P K 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。比例调节的显著特点是有差调节。 积分调节作用：消除系统的稳态误差，提高系统的误差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数i T ，i T 越小，积分速度越快，积分作用就越强，系统震荡次数较多。当然i T 也不能过小。积分调节的特点是误差调节。 微分调节作用：微分作用参数d T 的作用是改善系统的动态性能，在d T 选择合适情况下，可以减小超调，减小调节时间，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。因此，可以改善系统的动态性能，得到比较满意的过渡过程。微分作用特点是不能单独使用，通常与另外两种调节规律相结合组成PD 或PID 控制器。 二、设计内容 1. 设计P 控制器 控制器为P 控制器时，改变比例系数p K 大小。 P 控制器的传递函数为：()P P K s G =，改变比例系数p K 大小，得到系统的阶跃响应曲线

当 K=1时， P 当 K=10时， P K=50时，当 P

当P K =100时， p K 超调量σ% 峰值时间p T 上升时间r T 稳定时间s T 稳态误差ss e 1 49.8044 0.5582 0.2702 3.7870 0.9615 10 56.5638 0.5809 0.1229 3.6983 0.7143 50 66.4205 0.3317 0.1689 3.6652 0.3333 100 70.7148 0.2506 0.0744 3.6410 0.2002 仿真结果表明：随着P K 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。P K 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着P K 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大P K 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 2. 设计PI 控制器 控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数i T 大小（50=P K 为定值） PI 控制器的传递函数为： 11 ()PI P I G s K T s =+? ，改变积分时间常数i T 大小，得到系统的阶跃响应曲线

参数化设计

参数化设计 目录 概述 参数化设计是Revit Building的一个重要思想，它分为两个部分：参数化图元和参数化修改引擎。Revit Building中的图元都是以构件的形式出现，这些构件之间的不同，是通过参数的调整反映出来的，参数保存了图元作为数字化建筑构件的所有信息。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动的在其它相关联的部分反映出来，采用智能建筑构件、视图和注释符号，使每一个构件都通过一个变更传播引擎互相关联。构件的移动、删除和尺寸的改动所引起的参数变化会引起相关构件的参数产生关联的变化，任一视图下所发生的变更都能参数化的、双向的传播到所有视图，以保证所有图纸的一致性，毋须逐一对所有视图进行修改。从而提高了工作效率和工作质量。 参数化设计在CAD中的应用 用CAD方法开发产品时，零件设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析和数控编程之后才能确定。这就希望零件模型具有易于修改的柔性。参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。 在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束和工程约束。几何约束包括结构约束和尺寸约束。结构约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切、对称等；尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸、半径尺寸等。工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。 在参数化设计的本质及意义

二阶弹簧阻尼系统ID控制器设计参数整定

二阶弹簧阻尼系统I D控制器设计参数整定 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

二阶弹簧—阻尼系统的PID 控制器设计及参数整定 一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为： ()P P G s K = 积分控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? 微分控制器的传递函数为： 11()PID P D I G s K T s T s =+?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数()G S ，参数为M=1 kg, b=2 m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： 四、设计要求

通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数） （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使阶跃响应曲线的超调量%20%σ<，过渡过程时间2s t s <，并绘制相应曲线。 图2 闭环控制系统结构图 五、设计内容 （1）P 控制器：P 控制器的传递函数为： ()P P G s K =（分别取比例系数K 等于1、10、30和50，得图所示） Scope 输出波形： 仿真结果表明：随着Kp 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。Kp 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着Kp 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大Kp 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 （2）PI 控制器：PI 控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? （K=50， 分别取积分时间Ti 等于10、1和得图所示）

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

万方数据

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第７期 蒋平，等：ＰＳＳ和ＳＶＣ联合抑制次同步振荡 ＠ 的电气阻尼．无法兼顾所有谐振模式，甚至对其他谐振模式的阻尼有负面影响。两者同时配置后．有效地解决了上述问题．主谐振点附近没有出现较大的负阻尼．在提高低频振荡点和４个自然扭振频率附近的电气阻尼的同时也能够有效地应付扭振频率偏移。３．３时域仿真验证 ｔ＝２ｓ时在发电机的机械转矩上施加０．２Ｐ．Ｕ．的阶跃扰动．该扰动的持续时间为４个工频周期。同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ后的母线电压Ｕ、发电机电磁功率Ｌ及轴系各质块问的转矩变化如图 ｌＯ所示。 主｝吾 ≥器 《１?６ ｅ １．４ 心１．２ １．０ ｊ １．２ 毒１．０芍０．８ ｊ １．６ ｅ １．４ ｏ １．２０．４８ ２３４５６７８９１０ ｔ／ｓ （ａ）原系统 ７、．，－／、一一一一一一一一～～一 ～ 、八／＼Ⅳｗ认～ ０●－－一一一． 旷一…一 －ｉ●■ｕ?Ｌ▲一 一’一一 －—ｋ，一、—、—、—。～’～一一一一一一—一 Ｉｌｌ?－“．．．．．．．．． Ｔ７－””２ ３ ４ ５６７８９１０ ｔ／ｓ （ｂ）同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ 圈ｌＯ小扰动下仿真结果 Ｆｉｇ．１０Ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅ ｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒｓｍａｌｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ 可见，系统受到小扰动干扰时．通过改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ的联合控制．ＳＳＯ得到了完全的抑制。下面以三相短路故障来验证改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ联合抑制ＳＳＯ的情况．ｔ＝５ｓ时在输电线路末端施加０．０６７ｓ的三相接地短路。同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ后的母线电压、发电机电磁功率以及轴系各质块间的转矩变化如图ｌｌ所示。 （ａ）原系统 厂、／、＾，、＾＾＾４ ‰＾＾—∥扩帅 抄ｒ…一一。： ｔ／ｓ （ｂ）同时配置改进ＰＳＳ和舍ＳＳＤＣ的ＳＶＣ图１ｌ三相短路情况下仿真结果 Ｆｉｇ．１ｌＳｉｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ ３．４Ｐｒｏｎｖ方法验证 取系统小扰动情况下的角速度信号进行Ｐｒｏｎｖ分析，配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ前后各个谐振 ．ｎ．ｄ＼． ．ｎ．ｄ＼一轧鬃 ．ｎ．＼ ．ｎ．ｄ＼． ｏ ｍ Ｏ ００ Ｏ Ｏ ．ｎ．＼ ．厶＼目：…细八 ．；．厶＼一 万方数据

基于Pro-E的参数化设计及绘图系统的开发

基于Ｐｒｏ／Ｅ的参数化设计及绘图系统的开发 工具技术 陶宇，平雪良，董宁，叶晶 江南大学 摘要：针对产晶系列化制造巾存在的拓扑结构相同、尺寸参数不旧的情况，借助Ｐｒｎ／Ｅ参数化建模功能及其二 次开发工具ＰｒＩ，仃ｂｌ鼬ｔ，开发满足企业实际需求的参数化没计及绘图系统。首先，创建‘维参数化模删；其次，以陬ｌ厂ｒ洲ｌ（ｉｔ提供的ＡＰｌ函数为基础，以ＭＦＣ为操作平台编辑数据接Ｌｊ，实现ＰＩＤ几ｏＩｌ（ｉｔ、Ｐｒ０／Ｅ与ＭＦＣ的无缝链接， 具备交互性、可视性、针对性；最后，进入系统，输入参数，实现零件和工程ｌ冬｜的自动牛成。该系统有效避免了系列 化设计中苇复性劳动，大大提高‘ｒ设计效率。 关键词：参数化建模；一次开发；ＰＴｏ厂ｎｄＫｉｔ；工程图 中图分类号：ＴＨｌ２；７ｒＰ３１９文献标志码：Ａ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ ＰａｍｍｅｔｒｉｃＤｅｓｉｇＩｌｉ】【ｌｇ粕ｄＤｍ、】．，ｉ１１９ｓｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ肌Ｐｒｏ／Ｅ １知Ｙｕ，ＰｉｎｇＸｕｅｌｉａｎｇ，ＤｏｎｇＮｉｆｌｇ，ＹｅＪｉｎｇ Ａｂ缸翟ｃｔ：ｋｖｉｅｗｏｆｔ１１ｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉ蚰ｔ｝Ｉａｔｎ陀ｃｈａｒａｃｔ硎ｓｔｉｃｓｏｆｌｌｌｅｓ明陀ｔｏ浏。西ｃａｌｓｔｎＪｃｔｕ陀ａｒＩｄｄｉⅡ．ｅｒｅｒｎｄｉｒｎｅ璐ｉ伽ｐａ一眦ｒＩｅｔｅｒｓｉｆｌｔＩｌｅｃｏｕｒｓｅ０ｆＰｌＤｄｕｃｔ鸵ｒｉａｌｉ∞，岫ｉｌｌｇＰｒｏ／Ｅ’ｓ‰ｃｔｉｏｎ０ｆＰａ黜ｔｒｉｃ咖ｄｅｌｉＴｌｇａｎｄｓｅｃ０Ｉｌｄｄｅｖｅｌ叩咖斌ｔａ小一Ｐｒｏ／ＴｂｏｌⅪｔｗｅｄｅｖｅｌ叩ａｐａｍｍｅｔ商ｃｄｅ８ｉ鲥ｎｇａｎｄｄ驯ｉｎｇｓｙｓｔｅＩｎｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｍｅｃ咖ｐ叩ｙ’８ｎｅｅｄｓ．Ｆｉｒｓｄｙ，“ｉｓｎｅｃ髑髓ｒｙｔ０ｓｅｔｕｐ３Ｄｐａ功ｍｅｔｒｉｃｌＴｍｄｅｌ；ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｂａｓｅｄ∞ｔ１１ｅＡＰＩ缸１ｃｔｉｏ惜。睢ｎｅｄｂｙ Ｐｍ爪ｏＪｌ（ｉｔ，ｔＩｌｅｓｙｓｔ咖ｃ锄ｅ曲ｄａ【ａ抽ｌｅｄｋｅ∞ｔ｝ｌｅ叩ｅｒ－ａｔｉ鸭ｐｌ础嘞ｏｆＭｆ℃，ａｃｈｉｅｖｅｔ１１ｅ蝴｜Ｉｌｌ麟ｌｉｎｋ吨帅ｎｇＰＩＤ几ｏｌ格ｔ，Ｐｍ／Ｅ蚰ｄＭＦｃ，龃ｄｈａｖｅ岫ｎａｔｕｒｅｏｆｉｍｅｒａｃｂ哪，尚?ｂｉｌｉ哆，ｐｅｎｉｎｅｎｃｅ；ＦｉＩｌａｌｌｙ，ｕｓｅ瑁ｅｎｔｅＩｙｔｏｔ｜ｌｅｓｙｓｋｍ，ｉｎｐｕｔｃＩａｔａ，ｃ咖ｐｌｅｌｅｔ｜ｌｅ籼ｔｏ－ｇｅｎｅｍｔｉ∞ｏｆｐａｎｓａｒＩｄｄｒ州ｎ伊．Ｔｈｅｓｙ砒ｅｍｍａｌ【ｅ璐ａｖｏｉｄｄｕ曲洲∞０ｆｗｏｒｋｉｎ“砣ｃｏｕｒ就ｏｆＰｌＤｄｕｃｔ∞ｄａ￡ｉｏｎ，ｅｎｈ锄ｃｅｅ缶ｃｉｅｆｌ（了ｇｒｅａｄｙ． Ｋ叩舳ｒｄｓ：ｐａ训ｃ啪ｄｅＩｉｆＩｇ；ｓｅｃｏｎｄｄｅｖｅｌｏｐｎ地ｎｔ；脚Ｄ厂ｒｏｏＩｌ（ｉｔ；ｄｒａｗｉｎｇ １引言 Ｐｒ℃ｌ／Ｅ是一款基于ｗｉｎｄｏｗｓ平台、以参数化技术为核心的三维ＣＡＤ软件，主要应用于参数化建模和 绘图，可以使用户方便、准确、快捷地建立所需要的三维实体模型。其二次开发工具Ｐｍ／‰ｌｌ（ｉｔ是一种类似于Ｃ语言的程序开发语言，它提供了ＰＩＤ／Ｅ开发所需的数据库和头文件，用户编辑的程序可以安全控制和访问Ｐｍ／Ｅ，实现应用模块与Ｐｒｏ／Ｅ系统的无缝链接，完成零件的参数化驱动，大大提高零件的设计效率…。 图ｌ盖膜纠偏机构 收稿日期：加ｌＯ年７月 企业在设计过程中，经常遇到零件结构简单，拓扑结构相同、尺寸参数不同的情况，有时甚至必须得重新设计。这就造成形效率低下，无法满足一个企业的发展要求，同时也不利于创新能力的提高。 ２模板的参数化建模技术 ２．１Ｐｒｏ／Ｅ参数化建模技术 模板零件的参数化是指，在建模过程中根据零件的结构特征和拓扑关系来建立三维实体模型，并建立尺寸代号，为ＭＦＣ中数据传递提供数据接口［２｜，利用尺寸驱动的方法来实现零件模型的变更。在编辑运行程序时，用户只需在人机界面上输入所需变更的参数，点击按钮，通过尺寸驱动就可实现参数变更。 该方法有效利用了ＰＴｏ僵所具有的参数化技术及其提供的Ｐｌｎ厂Ｔｂｏｌ硒ｔ二次开发工具，同时利用ＭＦＣ成熟的对话框技术，使得原本繁琐的操作过程变得快速、准确、高效。 ２．２参数化模板的建立 以盖膜纠偏机构中的导套为例（见图４中动态界面），利用ＰｌＤ／Ｅ软件的参数化功能建立参数化模 板。万方数据

二阶弹簧—阻尼系统,PID控制器设计,参数整定

*** 二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定

一、PID 控制的应用研究现状综述 PID 控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20 世纪30 年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整， 在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中， 由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID 很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正和完善，从而使数字PID 具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为：G (s) K P P G (s) K PI P 1 1 T s I 积分控制器的传递函数为： 1 1 G (s) K T s PID P D T s I 微分控制器的传递函数为： 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递函数G S ，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1 ）；系统示意图如图 1 所示。

图1 弹簧-阻尼系统示意图弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为：M x bx kx F G( s) X F ( ( s) s) Ms 1 1 2 bs k s2 s 2 25 四、设计要求 通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P、PI、PID 控制器）设计及其参数整定，定量 分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同 时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅 助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小， 分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50 时，改变积分时间常数）

实验 系统 PID 控制器设计及其相应参数整定集合供参考

实验五 系统 PID 控制器设计及其参数整定 一、实验目的 （1） 掌握 PID 控制规律及控制器实现。 （2） 对给定系统合理地设计 PID 控制器。 （3） 掌握对给定控制系统进行 PID 控制器参数在线实验工程整定的方法。 二、实验原理 在串联校正中，比例控制可提高系统开环增益，减小系统稳态误差，提高系统的控制 精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成系统闭环系统不稳定；积分控制可以提 高系统的型别（无差度），有利于提高系统稳态性能，但积分控制增加了一个位于原点的 开环极点。使信号产生 90°的相位滞后，于系统的稳定不利，故不宜采用单一的积分控制 器；微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的 阻尼程度，从而改善系统的稳定性，但微分控制增加了一个-1/τ 的开环零点，使系统的相 角裕度提高，因此有助于系统稳态性能的改善。 在串联校正中，PI 控制器增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于 s 左半平面的开环零点。位于原点的开环极点可以提高系统的型别（无差度），减小稳态误 差，有利于提高系统稳态性能；负的开环零点可以减小系统的阻尼，缓和 PI 极点对系统产 生的不利影响。只要积分时间常数 T i 足够大，PI 控制器对系统的不利影响可大为减小。PI 控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 在串联校正中，PID 控制器增加了一个位于原点的开环极点，和两个位于 s 左半平面 的开环零点。除了具有 PI 控制器的优点外，还多了一个负实零点，动态性能比 PI 更具有 优越性。通常应使积分发生在低频段，以提高系统的稳态性能，而使微分发生在中频段， 以改善系统的动态性能。 PID 控制器传递函数为 G e （s ）=K p （1+1/T i s +T d s ），注意工程 PID 控制器仪表中比 例参数整定常用比例度 δ%，δ% =1/K p *100%. 三、实验内容 （1）Ziegler-Nichols ——反应曲线法 反应曲线法适用于对象传递函数可以近似为 e -Ls 的场合。先测出系统处于开环状态 下 的对象动态特性(即先输入阶跃信号，测得控制对象输出的阶跃响应曲线)，如图 6-25 所 示，然后根据动态特性估算出对象特性参数，控制对象的增益 K 、等效滞后时间 L 和等效 时间常数 T ，然后根据表 5-4 中的经验值选取控制器参数。 图 5-1 控制对象开环动态特性 表 5-1反应曲线法 PID 控制器参数整定 控制器类型 比例度 δ% 比例系数 K p 积分时间 T i 微分时间 T d P KL/T T/KL ∞ 0 PI 1.1KL/T 0.9T/KL L/0.3 0 PID 0.85KL/T 1.2T/KL 2L 0.5L 【范例 5-1】已知控制对象的传递函数模型为: G(s)= ) 5)(3)(1(10 +++s s s

卡车三维参数化总布置设计系统

基于Pro/ENGINEER的卡车三维参数化总布置设计系统 摘要：介绍了在建立零部件图形库、底盘参数数据库、底盘设计标准库的基础上，通过Pro/ENGINEER软件进行二次开发建立的集成于Pro/ENGINEER环境下的卡车底盘参数化三维总布置设计系统。该系统的研制在一定程度上实现了卡车底盘的虚拟设计与虚拟开发。详细阐述了系统开发的基本原理和主要方法。 关键词：卡车总布置计算机辅助设计参数化 1 引言 产品设计通常可以分为创新设计和变型设计两类，在机械、汽车行业中，创新设计较少，大量的是变型设计，也就是在原有产品的基础上，按市场需求进行局部换型和调整、重组。变型设计的实现过程可以最大限度地利用企业已有的成熟产品资源，具有很强的灵活性和适应性，这也就要求企业实施平台化战略。 卡车是一种多品种、多系列的产品，新技术、新产品日益广泛的应用使得卡车的底盘的更新和换型周期不断缩短。卡车性能主要取决于底盘，卡车底盘设计制造水平的不断提高是卡车行业赖以发展的基础。同时，底盘作为平台战略的主要对象，它的快速设计与开发对企业产品平台化战略的实施也必将产生积极的作用。 车辆的总布置是整车开发的基础，其水平对整车产品质量和性能起决定性作用。现惯用的是二维平面方法，它要求总布置人员素质要高，必须对产品零部件相当熟悉且总布置工作必须做细，总布置过程当中要基本完成全部部件的布置，

部件设计人员不独立进行部件的布置。这种做法的优点是总布置人员站在整车的高度全局统筹考虑，一般不易发生由于部件之间缺乏沟通造成的干涉等矛盾；缺点是要求总布置人员具有相当丰富的专业知识和经验并且对各种繁杂的产品具有较深入的了解，对零部件掌握程度高，否则由于部件人员介入晚，一旦总布置出现问题极易影响开发进度和质量。 针对汽车总布置的性质和特点，结合企业实际，以大型CAD/CAE/CAM三维软件Pro/ENGINEER为基础进行二次开发，研制了卡车底盘总布置设计系统，同时采用部件设计人员参与部件布置、总布置与部件布置相结合同步进行的开发思路，使该系统操作简单，设计过程直观、高效，适用于轻卡底盘变型设计与开发。 2 Pro/ENGINEER软件 Pro/ENGINEER是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的三维造型设计系统，它以单一数据、参数化、基于特征、全相关性以及工程数据再利用等改变了传统机械设计的观念，为工业产品设计提供完整的解决方案，成为当今世界机械CAD领域的新标准，广泛应用于造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析及关系数据库管理等各个领域。Pro/ENGINEER复合式建模工具较之纯参数化的系统更灵活和自由，可以有效利用已有的产品模型数据并充分发挥其在新产品设计中的价值，特别是其自顶向下的设计思路，运用Layout和骨架来传递和交流设计意图，大大提高了设计效率。Pro/ENGINEER软件还提供了强大的装配功能，包括定义不同零部件之间的位置约束关系，生成爆炸视图，进行零部件之间的干涉检查，并计算装配体的距离、总重、重心等各种物理属性等。

实验三 PID控制器设计及其参数整定---已完成

实验三 PID 控制器设计及其参数整定 一、实验目的 1) 通过本实验，掌握使用Simulink 仿真设计连续和离散PID 控制器的方法。 2) 掌握对给定控制系统进行PID 控制器参数在线实验工程整定的方法。 二、实验原理 PID 控制是最经典、应用最广泛的控制方法，是单回路控制系统主要的控制方法，是其他控制思想的基础。本实验针对被控对象，选定控制器的调节规律，在控制器的调节规律已经确定的情况下，控制系统的品质主要决定于控制器参数的整定。 1. 连续PID 控制器 本实验采用的PID 控制器传递函数为： 111()(1)(1)C p d d i i G s K T S T S T S T S δ=+ +=++ 或写成： ()i C p d K G s K K S S =+ + 有 ,p i d p d i K K K K T T = = 其中K p 、K i 、K d 分别为比例系数、积分系数和微分系数；T i 、T d 分别为积分时间常数和微分时间常数；δ为比例度。 控制系统的Simulink 仿真图如图1所示。连续PID 控制器如图2所示。 根据不同的参数设置，可以得到单纯的比例控制、比例积分控制、比例微分控制以及比例积分微分控制等不同的控制系统。 控制器参数的工程整定实验法，是通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，按照动态特性参数法、衰减曲线法、临界比例度法、或经验法中的某一种方法，求得控制器的各个参数，进行工程整定，使系统的性能达到最佳。

图1 控制系统Simulink 仿真图 图2 连续PID 控制器Simulink 仿真图 2. 离散PID 控制器 将描述模拟PID 控制器的微分方程式化为差分方程，即为数字PID 控制算法。 1 ()(1) ()()()k p i d i e k e k u k K e k K T e i K T =--=++∑ 因为上式包含的数字积分项，需要存储过去全部偏差量，而且累加运算编程不太方便，计算量也较大，所以在应用中，通常都是将上式改为增量算法。 ()()(1) ()2(1)(2)[()(1)]()p I D u k u k u k e k e k e k K e k e k K Te k K T ?=----+-=--++ 即 ()(1)()u k u k u k =-+?

参数化设计相关理论

《基于参数化的风景园林设计行业发展》 数字化（digital）“是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再将这些数字、数据转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理后建立数字化模型。数字计算机的一切运算和功能都是用数字来完成的”[1]，在设计领域中应用时，数字化设计（digital design）“包含的范围非常广泛，只要在设计的任何一个环节以任何方式使用了计算机，都可以说是数字化设计”[1]。[1] 匡纬. 风景园林“参数化”规划设计发展现状概述与思考[J]. 风景园林，2013（1）：58-64.他们认为在范畴上，数字化设计包含参数化设计。 参数化设计发展简史 其实参数化设计思想介入前期方案生成在欧美发达国家早已有之，在20 世纪50~60 年代，美国经历了大萧条之后的第一次建设高峰，而欧洲则忙于处理二次世界大战后满目疮痍的景象。在经历了为解决居住问题和就业问题而快速发展短暂狂热之后，针对已经空前成熟的资本主义价值观本身，欧美人显然发现本国本地区文化遗产的延续和自然生态保护的重要性。 70 年代后期，计算机技术开始萌芽并以惊人的速度发展，随着晶体管技术的发明和推广，以IBM 为代表的企业纷纷走向计算机技术之路，在这个国际大背景下，在众多的设计公司中，SOM 建筑师事务所是最早意识到计算机能够给建筑行业带来一场前所未有革命的公司，早在20 世纪70~80 年代就提出了BIM（Building information modeling）即“一体化设计”的概念。伊恩·麦克哈格（Ian Lennox McHarg）是最早将参数化思想运用到生态园林景观设计的设计师之一，《设计结合自然》（Design With Nature，1969）中所介绍的矢量叠合绘制专题图的分析方法在现在看来已经无甚新奇，但在当时的社会环境背景下可谓巨大突破[3] [3]伊恩?伦诺克斯?麦克哈格. 设计结合自然[M]. 芮经纬译. 天津：天津大学出版社，2006.10. 实质上，参数化设计并不仅仅是建筑表皮的生成和建筑造型的“酷炫”这么简单，正因建筑本身的非自足性，一系列制约因素必须考虑其中，包括方案阶段的日照、供电、采暖、能源利用、环保、材料，建设过程中的结构实施难度、施工工艺、结构安全性和建成后的各种检验（包括LEED 检验），牵一发而动全身，在这种客观环境要求下，BIM 一体化设计模式就有了意义，其所追求的目标是建筑单体从内而外、自始至终整个生命周期的合理性、科学性和节约性，而现今我们所看到的在中国发生的种种建筑实践，大部分都与此毫无关联。 随着参数化设计在建筑领域的不断发展渗透，一种新的思潮“参数化主义”也随之涌现。“参数化主义”（parametricism）是由英国皇家建筑师学会建筑师、扎哈·哈迪德（Zaha Hadid）建筑事务所合伙人帕特里克·舒马赫（Patrik Schumacher）最早提出的(如图6)，尽管这个称谓仍有争议，但已在一定范围（哲学领域）内开始运用。 线性景观是可以用简单的数量和逻辑关系概括的、直接性的、静态的景观，以欧洲古典园林为代表的规则对称式园林是最好的例证——一切均以数学上的几何比例为基础扩展开去，甚至将人的尺度也纳入到这一庞大的比例美学系统中来，其从形式到功能布局均是简单的二元关系（从点到点），是可以用x、y、z 三轴向量概括的；而非线性景观则融合了复杂的多元关系，单纯靠几何比例已无法解释其微妙之处，其特征是神秘而和谐，并带有混沌中意外的突变，且其中蕴含着各种逻辑上的关系，甚至哲学和心理学上的某种相互关联，并不单单是美学关联那么简单了。中国古典园林所蕴含的哲学原理和审美特质，使其体现出朴素的非线性特征来——看似随意而为的外在布局形式，实质上是追随“画意”和中国人眼中的自然主义的结果，而使其被赋予了一种内在的“禅意” 在现阶段的中国，面对一个数据充实、分析到位、系统完善而可能平面上不那么好看的科学设计，与一个平面表现十分花哨，却漏洞百出、难以自圆其说的艺术设计，很多决策者可能

二阶弹簧—阻尼系统PID控制器设计参数整定

二阶弹簧—阻尼系统P I D控制器设计参数整 定 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定 一、PID控制的应用研究现状综述 PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正和完善，从而使数字PID具有很大的灵活性和适用性。 二、研究原理 比例控制器的传递函数为： () P P G s K = 积分控制器的传递函数为： 11 () PI P I G s K T s =+? 微分控制器的传递函数为： 11 () PID P D I G s K T s T s =+?+? 三、设计题目 设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递函数() G S，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。 图1 弹簧-阻尼系统示意图 弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为： 四、设计要求

通过使用MATLAB 对二阶弹簧——阻尼系统的控制器（分别使用P 、PI 、PID 控制器）设计及其参数整定，定量分析比例系数、积分时间与微分时间对系统性能的影响。同时、掌握MATLAB 语言的基本知识进行控制系统仿真和辅助设计，学会运用SIMULINK 对系统进行仿真，掌握PID 控制器参数的设计。 （1）控制器为P 控制器时，改变比例带或比例系数大小，分析对系统性能的影响并绘制响应曲线。 （2）控制器为PI 控制器时，改变积分时间常数大小，分析对系统性能的影响并绘制相应曲线。（当kp=50时，改变积分时间常数） （3）设计PID 控制器，选定合适的控制器参数，使阶跃响应曲线的超调量%20%σ<，过渡过程时间2s t s <，并绘制相应曲线。 图2 闭环控制系统结构图 五、设计内容 （1）P 控制器：P 控制器的传递函数为： ()P P G s K =（分别取比例系数K 等于 1、10、30和50，得图所示） Scope 输出波形： 仿真结果表明：随着Kp 值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。Kp 偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着Kp 增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大Kp 只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。 （2）PI 控制器：PI 控制器的传递函数为： 11()PI P I G s K T s =+? （K=50， 分别取积分时间Ti 等于10、1和0.1得图所示） Scope 输出波形：