自动控制设计
前言
KSD-1 型随动系统是采用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大器元件，可控硅作为功率放大元件，直流赐福电机作为执行元件的小功率随动系统。为改善系统的动态品质指标，本课程采用直流测速发电机反馈并联校正，利用电压放大器作为有源串联校正器。
为了使系统能够正常工作，该县系统的动态特性，必须加入串联校正装置或并联校正装置。本设计将对校正前后的系统进行详细的分析，并将阐述校正的方法、原理。最终设计达到KSD-1 随动系统的要求。
课程设计作为一个理论联系实际的重要环节，应当引起学生的高度重视。在课程设计器件，学生应当主动查找资料、合作分析、客观联系实际，设计出符合要求的设计。
目录
1、前言
2、任务书
3、正文
1、KSD-1 随动控制系统的工作原理。
2、设计要求以及各环节的传递函数
3、校正环节的设计
4、总结与反思
4、参考文献
夏德钤，翁贻方《自动控制原理》第三版 2008
沈宪章，支长义《反馈控制理论课程设计参考资料》 1991
薛定宇《控制理论的计算机辅助设计——matlab语言与应用》2006
颜文俊《控制理论CAI教程》 2007
反馈控制理论课程设计任务书
一设计题目
KSD—1 型随动系统实验装置的分析及校正
二目的与要求
1、利用所学的《反馈控制理论》知识分析KSD-1 型随动控制系统，并设计该系统的校正装
置；使之满足给地你给的指标要求，通过本课程的设计，加深对反馈控制理论的掌握、理解，并使之与实际联系相结合。
2、培养对自动控制系统及其有关部件的分析研究、计算、校正、测试的能力。
3、提高实验技能，了解设计步骤，培养学生分析问题和解决问题的能力。
三设计内容
1、了解KSD-1 型晶闸管直流随动系统实验装置的总体结构、主控单元的作用和工作原理。
2、求取各环节的数学模型。
3、设计校正装置，使整个系统达到给定的性能指标。
4、每个同学必须独立完成课程设计报告，并由指导老师进行质疑考核。
四课程设计报告内容：
1、整个装置的工作原理及任务指标。
2、主要环节数学模型的求取。
3、校正装置的设计。
4、整个装置性能指标的验算。
5、校正网络的实现。
6、收获体会和存在问题的分析。
五工程图纸：
1、校正网络电路图一张。
2、伯德图一张。
3、系统框图一张。
六设计时间：
一周。
正文
一、KSD-1 随动控制系统的工作原理
KSD-1 随动控制系统实验装置是采用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件。可控硅作为功率放大远近啊，直流伺服电机最为执行元件的小功率随动系统。为了改善系统的动态品质指标，采用直流测速发电机反馈最为并联校正，用电压放大器作有源串联矫正器。
本系统是采用电枢控制直流伺服电动机的随动系统，系统采用变压器式自整角机对，用来测量两个机械轴的转角差，当系统静止时，两个自整角机转子相对三相绕组的夹角之差为
零。两个自整角机处于平衡状态，自整角接收机S
的输出绕组没有电压输出，真个系统处
C
于协调状态。假设系统有一输入角 1 ，这时，自整角机输出轴的转子相对于三相绕组的夹角差部位零，于是自整角接收机的输出绕组就输出误差电压U
，通过输出变压器加到全波
C
桥式相敏整流器上，相敏整流器输出直流时，脉动很大，必须通过低通滤波器消除不必要的
频率成分，取出近似正比于误差角的直流信号有效讯号，（具有正、负极性）加到线性组建K
o 的反相输入端，经过电压放大后，加到同相器TX 和反相器PX 的同相和反相输入端作为可控硅控制脚的控制信号，经触发线路CP1 或CP2 产生触发脉冲，去触发可控硅，有可控硅功率放大器输出控制伺服电动机转动，经过减速器1 同时带动自整角接收机S
的转子转动，
C 跟上Sr 的转角后，系统重新处于平衡，为了使系统正常工作，改善系统的动态质，直至S
C
必须加入串联校正装置或者并联校正装置。
二、KSD-1 型随动系统性能指标（校正后）
1、输入轴的最大变化速度50 度/秒，最大角加速度50 度/秒。
2、静态误差不大于0.5 度。
3、振荡次数小于2 次。
4、超调量不大于30%。
5、调节时间不大于0.7 秒。
6、系统速度误差不大于1 度。
三、随动系统方块图
四、系统中有关环节的传递函数
1、相敏元件——自整角机 确定自整角机对的传递函数 K1(s) 输出电压的有效值是失调角θ 的正弦值。即：
U y = U m *sin θ
通常随动系统工作期间，失调角θ （绝对值）是比较小的，其输出电压U y = f (θ ) 曲线
可以看成直线，即可以写为
U y = U m *θ
由此而得，自整角机对的传递函数可以看成是一个线性放大环节，即在θ = 0 处得斜率
K 1 (s ) = (?U y / ?θ ) |?=0
因此由实验测得其输出特性后取其增量的平均值可得：
8
K 1 (s ) = (1 / 8)∑ (?U y / ?θ ) = 0.7 伏/度
i =1
2、相敏整流元件与低通滤波器
系统相敏整流元件选用二极管全波桥式相敏整流器，相敏整流的特点是输出直流电压的
机型能反映输入交流信号的相位，输入控制信号为自整角机变压器输出电压U y 。
U~
相敏整流器 Up 滤波器 U
图 3 相敏整流器与滤波器测量示意图
图 4 低通滤波器
实验测得相敏整流电路的输入——输出特性，相敏整流的传递函数 K 2 (s ) 为
4
K 2 (s ) = (1 / 4)∑ ((?U p / (?U y )i ) = 1.354
i =1
低通滤波器的作用是减少相敏整流器输出电压的脉动成分，消除不必要的高频成分，将
滤波器环节的放大倍数归到后级电压放大环节，所以滤波器的传递函数为
K 3 (s ) = 1 / (T s S +1) = 1 / (0.008S +1)
滤波器电路为一个小时间常数的惯性环节。
4、 电压放大环节 K v (S )
相敏输出电压经滤波器滤波后的直流信号加到有线性组建组成的电压放大器的反相侧，其输 出的 Usc 作为可控硅控制角的控制信号，原理电路如图 5 所示
图 5 电压放大器
电压放大器的传递函数可由计算得：
K v (S ) = -(Z f (S )) / (Z r (S )) = -(1R 3 ) / (5R 3 + 5R 4 ) = -1 / 2
5、 直流伺服电动机
实测电机的过渡曲线，如图 7 所示，有示波器上测得 Tm = 0.375。
图 7 电机过渡过程曲线 所以直流伺服电动机的传递函数为
W m (S ) = 3.52 / (0.375S +1)
6、 可控硅功率放大器的传递函数 可控硅功率放大器是一个延迟环节，其最大延迟时间决
定于可控硅整流相数和电源频 率。即：
T SOR = 1 / 2mf
m ——整流相数
f ——供电电源频率
而公式根据实际情况转化为：
exp(-T SOR * S ) = 1 / (1+ T SOR * S )
所以：
T SOR (S ) = T SOR / (1+ T SOR * S )
由此认为可控硅功率放大器是一个小时间常数的惯性环节。T SOR 的数值有实验测得：
K s = 150
五、系统的设计
由上面各环节的传递函数；得出系统的闭环方框图
-1
?1 ? ?2
K1(s) Uy 自整角机 K2(s) 相敏整流 Up 1/(0.008s+ 1) 滤波器 Usr Kr(s) 电压放大 Usc Ksc r(s) 可控硅功 率放大器
Ud K/(Tms+1) Ω 电动机 1/s
?2
减速器
图 8 闭环方框图（未校正前）
根据系统的闭环方框图可以得到系统未校正前的开环传递函数如下：
250.2 * K
3e - 005S 4 + 0.00683S 3 + 0.393S 2 + S
其中 K =
β
比例系数，在此试验中设定 K=0.2646即开环传递函数为
i
66.2
3e - 005S 4 + 0.00683S 3 + 0.393S 2 + S
利用 Matlab 软件绘制未校正时的波特图可得
未校正系统的相角裕度为
ωc 1 = 13.1s
r = -1.86
由此可知未校正系统的相角裕度远小于 47.8。 为使系统相角裕度满足要求，引入串联超前校正网络。在校正后系统剪切频率处的超前相角 应为
?0 = 47.8+1.86 + 9.14 = 68.8
α= 1 - sin 68.8 = 0.07796
1 + sin 68.8
根据系统的闭环方框图可以得到系统未校正前得波特图如下：
10 lg(1 / 0.07796) = 11.0812 dB
10 lg(1 / 0.07796) =58.8
lg ωc 2 / ωc 1
可得
ωc 2 = ωc = ωm
则校正网络的两个交接频率分别为
ω1 = ωω2 = ωm
= 5.6450 = 72.4122
即校正函数为
G c =
S / 5.6450+1 S / 72.4122+ 1
校正后的方框图为
则校正后的开环传递函数为
G (S ) = G c (S )G 0 (S )
66.2(s/5.6450+1)
s(0.375s+1)(0.008s+1)(0.01s+1)(s/72.4122+1)
六、实验验证
本实验要求如下： 1、振荡次数小于 2 次。 2、超调量不大于 30%。
3、调节时间不大于 0.7 秒。
4、系统速度误差不大于 1 度。 由函数公式
谐峰值 M r
=
1 sin γ
超调量σ = 0.16 + 0.4(M r -1),1 ≤ M r ≤
1.8
调节时间 t s = K 0π
ωc
σ = 0.16 + 0.4(M r -1),1 ≤ M r ≤ 1.8
由上面可得
由 Matlab 软件绘图可知：
系统稳定相角裕度为
r>47.79; k>=50; Wc>=12.7;
r = 61.7
ω
c
=12.9 >12.7
故本实验符合实验的要求。
七、总结与反思M
r
=21.4% < 30% 系统振荡次数为1
此次实验使我们能够很好的将课本上学到的有关自动控制理论理论知识用于解决实际的项目问题，在课程设计过程中，我有过很多不会的地方，在多次查看自动控制理论书后，深入理解本次课程设计每个环节的要求，并在同学的帮助下，做好每一个实验环节，在此期间，因为对Matlab 软件还有很多不熟悉的地方，同学的帮助，让我深刻认识到必须要很好的掌握Matlab 软件。从开始时的不知该怎么做，到最后花费2 整天时间将课程设计完成，让我在意识到，切实做好每一个环节，不要因为某些环节不会而逃避，而应该主动去寻找解决自己之前未遇到问题的解决办法，不要每次都是看了同学的设计方法后自己也在跟随他们的方法。每次遇到困惑的时候，不要去逃避，而是主动的解决，主动的思考。
九、KSD-1 型的工作原理
本系统是将角度偏差转换成电压讯号来进行工作的。两只自整角机结合层变压器工作状态，当系统处于平衡状态时，即输入角θr 等于输出角θc ，这时自整角接收机的输出绕组上没有电压输出，若输入角θr 不等于输出角θc ，这是有θ' = θr -θc 的存在，则自整角的输出绕组上九有反应偏差角的误差电压Ue 的产生，Ue 经输入电压器加到全波相敏整流器上，使输出脉动成分较大的直流信号，经低通滤波器消除高次谐波，取出近似正比于偏差角θ' 的直流有效信号，这个直流信号加到电压放大器的的反相输入端。经放大倒相后，同时加到同相器输入端和反相器的反相输入端。然后经触发线路产生触发脉冲，去触发可控硅。有可控硅功率放大器输出来控制伺服电机，经过减速器带动自整角机接收机的转子转动，直至接
θ'
收机跟上发送机的转角。这时偏差角偏差角= 0；为系统处于新的平衡，为使系统发电机做反馈的并联校正。PID 串联校正是有电压放大器组成的有源串联校正，它以开关K1 来控制PID 串联校正的接入否，以及PID 校正参数使以调节W102，W103 来决定的，当开关打调零，这时放大器为1:1 的反调节。
-200
-150-100-50050
100M a g n i t u d e (d B )10
-1
10
10
1
10
2
10
3
10
4
-360
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram Gm = -1.31 dB (at 12.1 rad/sec) , P m = -1.86 deg (at 13.1 rad/sec)Frequency (rad/sec)
分 6 档，即
10
-1
10
10110210310
4
-360
-315
-270
-225-180
-135-90P h a s e (d e g )
-200-150-100-50050
100M a g n i t u d e (d B )10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
10
3
10
4
-360
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = 15.4 dB (at 88 rad/sec) , P m = 61.7 deg (at 12.9 rad/sec)
Frequency (rad/sec)
校正前后系统单位阶跃响应：
00.51 1.52 2.53 3.54 4.55
0.20.40.60.811.21.41.61.8
2
程序：
未校正系统程序 num1=66.2;
den1=[0.00003 0.00683 0.393 1 0]; [mag1,phs1,w]=bode(num1,den1) margin(mag1,phs1,w)
校正后系统程序
num2=[11.7272 66.2];
den2=[0.00003/72.4122 0.00683/72.4122+0.00003 0.393/72.4122+0.00683 1/72.4122+1 1 0];
[mag2,phase2,w]=bode(num2,den2); margin(mag2,phase2,w)
校正前后阶跃响应对比 num1=50;
den1=[0.00003 0.00683 0.393 1 0]; num2= [11.727 66.2];
den2= [0.00003/72.4122 0.00683/72.4122+0.00003 0.393/72.4122+0.00683 1/72.4122+0.393 1 0]; t=[0: 0.02: 5]';
[numc1,denc1]=cloop(num1,den1); y1=step(numc1,denc1,t);
[numc2,denc2]=cloop(num2,den2); y2=step(numc2,denc2,t); plot (t, [y1 y2]),gri
自动控制课程设计报告书
1 设计目的 (2) 2 设计容与条件 (2) 2.1 设计容 (2) 2.2 设计条件 (2) 3 滞后校正特性及设计一般步骤 (2) 3.1 滞后特性校正 (2) 3.2滞后校正设计一般步骤 (3) 4 校正系统分析 (3) 4.1校正参数确定 (3) 4.2校正前后系统特征根及图像 (6) 4.3 函数动态性能指标及其图像 (10) 4.4系统校正前后根轨迹及其图像 (11) 4.5 Nyquist图 (12) 4.6 Bode图 (15) 5 设计心得体会 (17) 6 设计主要参考文献 (18)
串联滞后校正装置设计 1、设计目的： 1) 了解控制系统设计的一般方法、步骤。 2) 掌握对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。 3) 掌握利用MATLAB 对控制理论容进行分析和研究的技能。 4) 提高分析问题解决问题的能力。 2、设计容与条件： 2.1设计容： 1) 阅读有关资料。 2) 对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。 3) 绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图。 4) 设计校正系统，满足工作要求。 2.2设计条件： 已知单位负反馈系统的开环传递函数0 K G(S)S(0.0625S 1)(0.2S 1) = ++， 试用频率法设计 串联滞后校正装置，使系统的相位裕度050γ=，静态速度误差系数1 v K 40s -=，增 益欲度>17dB 。 3、滞后校正特性及设计一般步骤： 3.1滞后特性校正： 滞后校正就是在前向通道中串联传递函数为)(s G c 的校正装置来校正控制系统，)(s G c 的表达式如下所示。 1,11)(<++= a Ts aTs s G c 其中，参数a 、T 可调。滞后校正的高频段是负增益，因此，滞后校正对系统中高频噪声有削弱作用，增强了抗干扰能力。可以利用滞后校正的这一低通滤波所造成的高频衰减特性，降低系统的截止频率，提高系统的相位裕度，以改善系统的暂态性能。 滞后校正的基本原理是利用滞后网络的高频幅值衰减特性使系统截止频率下降，从而使系统获得足够的相位裕度。或者，是利用滞后网络的低通滤波特性，
液面自动控制装置
液位自动控制装置 摘要 本系统采用分布式微机控制系统，通过测量传感器的信号频率来获取液面高度。系统采用主从式结构，主站和从站都采用以“8051系列单片机+电容式液面高度传感器”模式。并通过电磁阀来调整液面高度，构成了一个闭环控制系统。可通过键盘设定所需液面高度，范围为0～25cm，误差不超过±0.3 cm。并可实时显示当前液位高度和瓶内液体重量以及阀门状态。当液面超过25cm或液位低于2cm时，可进行声光报警。 主从站之间通过RS232C总线构成串行通讯星型网络。主站可对8个从站进行定点或巡回监测，查询各从站的实时状态，并可显示其从站传输过来的从站号和液位讯息，并可控制从站液位。并且在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。当收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号，可自动调整从站液位为20cm。从站能够输出从站号、液位讯息和报警信号，并且能对主站设定的液位控制信息相应。 该系统布局合理，运行平稳，控制精度较高，完全达到了题目基本部分的要求，并基本实现了发挥部分要求。 一、总体方案的设计 1、主站的整体设计： 以单片机为控制核心，通过液位传感器实时获取储液瓶B的液面高度，并通过显示器实时显示液面高度、重量。当键盘有输入时，单片机根据键盘输入的功能要求，单片机通过控制电磁阀1、2来提升或降低液面高度达到设定值，根据题意整体规划主站的系统如图（1） 图（1） 2、主站和从站整体设计 主从站之间通过RS232C总线构成串行通讯网络，主站定期查询液面信息，并对液面信息进行控制。
图（2） 二、系统模块的确定和设计 分析题目要求，系统为一个主从式测控系统。由通讯网络把主站和多个从站连成一个系统。通讯网络可采用RS232C 等接口组成。液位监测与控制装置的功能可有多种方案实现，但一般都都由控制单元、执行机构和检测单元单元三部分组成。 下面具体论述一下液位监测与控制装置的各个部分模块的方案确定和设计。 1、检测元件的选择 （1）传感器的选择 检测液面高度有多种元件可选，如超声波传感器和电容传感器等。 方案—：使用超声波传感器。超声波具有不受被测液体的浓度和导电性能影响的特性，因此精度比较高，但价格比较贵。 方案二：使用电容式传感器。电容式传感器在测量高频信号时，精度较高。但要求液位 变化速度较为缓慢，而且距离不能太远，本题采用的进出水管较细，进出水速度合适，由于只要求测量范围最大为0～25cm ，距离较小，此传感器正好符合条件，而且该传感器比较经济，考虑到液体流速和测量范围、精度以及价格，故从实用性和经济性角度考虑选择电容式传感器。 我们选择第二种方案，由于采用了电容式传感器，所以我们需要对电容信号进行采集。 （2）电容信号采集方案的选择和设计 方案—：将电容信号转换为电压信号。由于输出电压信号比较微弱，采用该方案时，采集信号的灵敏度不高，误差一般较大，难以控制，而且电压信号要通过A/D 转换后才能被单片机处理，比较复杂。原理图如图（3）所示： 图（3） 方案二：将电容信号转换为频率信号。压感电容传感器对由液面高度变化引起的水压变化的检测灵敏比较高，对由于液位高度的变化而引起的水压的微小变化，通过传感器中的压控电容的变化，得到的输出的信号的频率变化非常明显。我们通过采集信号的频率就能得出对应的液位的高度，从而通过控制单片机，来进行设置所对应的液面的频率就能对所要求的高度进行任意控制，这样的系统能满足题目所要求的基本要求。 综合考虑我们选择第二个方案，接着我们需要考虑如何将电容信号转换为频率信号。 （3）电容信号处理方案
自动控制原理课程设计(PWM开关放大器驱动控制系统校正装置设计)
自动控制原理课程设计题目 PWM开关放大器驱动控制系统校正装置设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级学号 指导教师职称副教授
一、设计目的 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB 实现系统的仿真和测试。 二、设计要求 收集和查阅有关技术资料，独立完成所承担的设计课题的全部内容，初步掌握设计原则、设计方法、设计步骤、和设计规范的应用； 对工程设计方案进行选择和分析；绘制设计图； 撰写说明书，具体要求如下： 1、根据所学控制理论知识（频域法、根轨迹法等）进行人工设 计校正装置，初步设计出校正装置传递函数形式及参数； 2、在 MATLAB 下，用 simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，使其满足技术要求； 3、确定校正装置的电路形式及电路参数（选作）； 4、完成设计报告。 三、设计题目 某型脉冲宽调（ PWM ）开关放大器驱动控制系统校正装置设计。 已知某型脉冲宽调（ PWM ）开关放大器驱动控制为单位反馈系统，其开环传递函数为：G0 s K ，使用 bode 图设计法对系 s(s 1)( s 4) 统进行滞后串联校正设计，使系统满足：静态速度误差系数K V10s 1；系统校正后的增益裕量K g10dB ;系统校正后的相角裕量50 。 四、设计原理
所谓校正，就是在系统中加入一些其参数可以根据需要而改变的 机构或装置，使系统整个特性发生变化，从而满足给定的各项性能指标。串联校正设计比反馈校正设计简单，也比较容易对信号进行各种 必要的形式变化。 当一个系统的动态响应是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用串联滞后校正装置。可增加一对相互靠得很近并且靠近原点的开环零、极点，使系统的开环放大倍数提高倍，而不影响对数频率特性的中、高段特性。 串联滞后校正装置还可利用其低通滤波特性，将系统高频部分的 幅值衰减，降低系统的剪切频率，提高系统的相角裕量，以改善系统的稳定性和其他动态性能，同时应保持未校正系统在要求的开环剪切频 率附近的相频特性曲线基本不变。 四、设计步骤 1、根据静态速度误差系数K V确定开环增益K; 2、利用已确定的开环增益K ，画出校正前系统的对数频率特性 bode 图，并求出相角裕量 0 ，幅值裕量K g； 3、在bode 图上求出未校正系统相角裕量期望值处的频率 c2，c2作为矫正后系统的剪切频率，用来补偿滞后校正网络 c2处 的相角滞后，通常取 5 ~15； 4、令未校正系统在 c2 处的幅值为20 lg，由此确定滞后网络的值； 5、确定滞后校正网络的第二个转折频率为c21 c2 ~ c 2 ；210
自动控制原理课程设计
审定成绩： 自动控制原理课程设计报告 题目：单位负反馈系统设计校正 学生姓名姚海军班级0902 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500070 指导老师杜健嵘 设计时间2011-12-10
目录一设计任务 二设计要求 三设计原理 四设计方法步骤及设计校正构图五课程设计总结 六参考文献
一、 设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能： (1) 相角裕度0 45 ≥γ ； (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e ； (3) 系统的剪切频率s /rad 3＜c ω。 二、设计要求 （1） 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前 校正）； （2） 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装 置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）； （3） 用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； （4） 校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计原理 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
自动控制系统组成
自动控制系统的组成及功能实现 自动控制系统作为目前工业领域控制的核心，已经为大家所熟悉。自动控制系统是指在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段，其组建了整个系统的大脑及神经网络。自动控制系统的组成一般包括控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。 一、自动控制系统的分类 自动控制系统按控制原理主要分为开环控制系统和闭环控制系统。 （一）开环控制系统 在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。 （二）闭环控制系统 闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。 自动控制系统按给定信号分类，可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。（三）恒值控制系统 给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。 （四）随动控制系统 给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。（五）程序控制系统 给定值按一定时间函数变化。如程控机床。 在我们的工业领域中，因控制的工艺流程复杂、生产数多、对产品质量控制严格，所以一般控制系统均为闭环控制系统。 二、控制系统各部分的功能 （一）控制器 目前控制系统的控制器主要包括PLC、DCS、FCS等主控制系统。在底层应用最多的就是PLC控制系统，一般大中型控制系统中要求分散控制、集中管理的场合就会采用DCS 控制系统，FCS系统主要应用在大型系统中,它也是21世纪最具发展潜力的现场总线控制系
液位自动控制装置设计
2006年山东省大学生 电子设计大赛 液位自动控制装置 院系：自动化学院 参赛队员：徐坤增、王伟臣、高平 指导老师：张天开、张民、庞中华、郑钢、赵艳秋 编号：G甲0601 2006年9月8日至11日目录 一、题目要求
二、系统功能概述 三、方案论证与比较 1、传感器 2、A/D采集电路 四、系统框架 五、硬件电路设计 1、最小系统 2．液位控制及报警电路 2、ADCICL7135信号采集传输电路 4、键盘和显示电路 六、软件设计 七、测试分析 八、设计总结
一、题目要求 1、任务 设计并制作一个水位监测与控制装置，示意图如下图所示。 2、要求 (1)基本要求 （1）通过键盘可以设定B瓶里的液位（0-25cm内的任意值），并通过控制电磁阀（或类似于电磁阀的装置）使B瓶的液位达到设定值。 （2）液位误差不超过±0.3cm。 （3）液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报。 （4）显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量，以及阀门状态。 (2)发挥部分 设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统。8个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。
（1）主站功能： a．具有所有基本要求里的功能。 b．可显示从站传输过来的从站号和液位讯息，可控制从站液位。 c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。 d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可自动调整从站液位为20cm。 （2）从站功能： a．能输出从站号、液位讯息和报警信号；从站号可以任意设定。 b．接收主站设定的液位控制信息并显示。 c．对异常情况进行报警和自动调整。 （3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。 （4）其它。 二、系统功能概述 本设计充分体现电子设计大赛的宗旨，利用MCS-51单片机结合数字芯片、模拟电路，完成了液位自动控制系统的设计与制作。实际测试表明，所设计的液位自动控制系统可很好地满足任务要求。 该电路能够通过键盘设定液位（0-25cm内的任意值），主机可以显示和设定从机的液位。通过传感器和ADC7135把当前液位传到控制器与设定值相比较，单片机控制电磁阀调节液位，使其接近设定值。 基本工作流程为：主机通过键盘设定自己和从机的液位，超声波传感器测出当前水位对应的电压值，再经过AD7135模数转化送入控制器与设定值相比较，单片机通过控制电磁阀调节主机液位，并且把设定值与当前值显示在LCD上；主机控制器通过485通讯对从机控制器传输设定值，从机控制器也可以如主机控制器一样对液位进行控制，并且通过LCD显示主机给定值与当前液位值；并利用485通讯把从机当前液位传给主机显示出来。 三．方案论证与比较 1．传感器 方案一：压力传感器 目前的液位压力传感器大部分是投入式静压液位变送器，而投入式静压液位传感器只有参考大气压才能进行准确测量，然而连接电缆中的通气会受到环境的影响，造成气管内壁冷凝，结露。露水滴到电子器件和传感器上，会影响精度或者输出漂移。同时，结露过快，变送器的使用寿命也会大大缩短。此压力传感器容易受到环境的影响而造成测量不准确，并且安装不方便。所以本设计不采用此传感器。 方案二：压阻式压力传感器 压阻式传感器是用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制作
自动控制课程设计~~~
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制
目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献
一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；
四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。
自动控制设计(自动控制原理课程设计)
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
水池水位自动控制系统设计
水池水位自动控制系统设计与制作 摘要 根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。 本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低，自动地控制水泵的启动与停止。水泵和水位的高低是相互反馈的。这样就可以实现水位自动控制的目的。我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动控制电路，高低水位报警器，数码显示。水位自动控制在一定范围内（如 2 -6 米），当水位低至2米时使水泵启动上水；当水位升至6米时，使水泵停止工作。因特殊情况水位超限（如高至7米、低于2米）报警器报警。设有手动按键，便于随机控制。由数码管直观显示当前水位。本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。 关键词：水池；浮子开关；自动上
Abstract According to the nature of an object floating in the water, you can use a float to sense the water level in the lift tower to control the pump, the pump automatically to the water tower, Sheung Shui, water, power off automatically when full stop pumping water tower, and truly automatic control tower to solve the inconvenience of daily water. Pham Van of the thesis is written in the role of water level automatic control circuit is based on the level of the water level, automatic control of pump start and stop. Pumps and water level is the level of mutual feedback. This level can automatically control. I designed the brake control device is the water level has the following components: automatic water level control circuit, high and low water level alarm, digital display. Automatic water level control within a certain range (eg. 2-6 meters), when the water level as low as 2 meters, the Sheung Shui to start the pump; when the water level to 6 meters, the pump stopped working. Water level gauge due to special circumstances (such as up to 7 meters, as low as 2 meter) alarm to the police. With manual buttons, easy to stochastic control. Visual display by the LED current level. The system can control the water level at any level, to prevent excessive drainage or runoff and no open relations Keywords:water tower; float switch; automatic pumpin
自动控制原理课程设计报告
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
电力系统自动控制装置(平时作业)
电力系统自动控制装置 白太：刘万炮 1.AAT装置有哪两部分组成？各有什么作用？ 答：AAT装置由低压起动和自动合闸两部分组成。低压起动部分的作用是：当母线因各种原因失去电压时，断开工作电源。自动合闸部分的作用是：在工作电源断路器断开后，将备用电源断路器投入。 2、简述AAT装置明备用和暗备用的含义。(掌握明备用和暗备用的典型一次接线图） 答：明备用是指两路电源变压器其中一台工作运行，而另一台备用。两台变压器的容量都是按计算负荷100％确定的。暗备用是指两台变压器都工作，两路电源变压器容量都是按计算负荷一、二级负荷确定，在供电系统中变压器容量占全部计算负荷的70％，而工业则是40%。 简而言之就是：系统正常运行时，备用电源不工作，称为明备用；系统正常运行时，备用电源同时投入运行的，称为暗备用，暗备用实际上是两个工作电源的互为备用。 备用电源自动投入装置：当线路或用电设备发生故障时，能够自动迅速、准确的把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让用户断电的一种装置，简称APD。 3、什么是重合闸前加速保护？什么是重合闸后加速保护？各具有什么优点？
答：（1）.重合闸前加速：重合闸前加速保护方式一般用于具有几段串联的辐射形线路中，重合闸装置仅装在靠近电源的一段线路上。当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作于跳闸，而后再靠重合闸来纠正这种非选择性动作。前加速的优点就是能快速切除故障，提高重合成功率，使用设备少，只需装设一套重合闸装置，经济性好。缺点是重合于永久性故障时切除时间可能过长，断路器动作次数较多，工作条件恶劣。主要适合35kV及以下线路。（2）.重合闸后加速：重合闸后加速是检定同期重合闸是当线路一侧专无压重合后，另一侧在两端的频率不超过属一定允许值的情况下才进行重合的。 4、双电源线路上采用自动重合闸装置时，需要考虑哪些特殊问题？为什么？ 答：（1）需要考虑故障点的断电时间问题。因为当线路发生故障时，线路两侧的继电保护可能以不同的时限跳开两侧断路器，这两种情况下只有两侧的断路器都跳开后，故障点才完全断电，所以重合闸应加较长的延时。 （2）同步问题。因为当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，线路两侧电源之前电动势夹角摆开，甚至有可能失去同步，所以，后重合侧重合时应考虑是否允许非同步合闸和进行同步检定的问题。 5、什么是综合重合闸？综合重合闸装置能实现哪几种重合
自动控制系统毕业设计..
目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分
4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………
集散控制系统工程设计
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
自动控制原理课程设计
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
第十一章 第3节 实验：利用传感器设计并制作简单的自动控制装置#(精选.)
第3节实验：利用传感器设计并制作简单的自动控制装置 一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 2．了解传感器的使用方法，利用传感器设计并制作简单的自动控制装置。 二、实验原理 1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 2．工作过程 三、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 部分器材用途： 热敏电阻分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小 光敏电阻在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照并且光辐射能量足够大时，电阻值变小 继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 四、注意事项 1．在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。 2．光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度。 五、实验过程 (一)研究光敏电阻的光敏特性 1．实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图
甲所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡。 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。 (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。 (4)用手掌(或黑纸)遮光时光敏电阻阻值又是多少，并记录。 2．数据处理 把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性。 结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 (二)研究热敏电阻的热敏特性 1．实验步骤 (1)按如图乙所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。 (2)把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时 热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。 (3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的 示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。 (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。 2．数据处理 (1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。 (2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 (3)根据实验数据和R-t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。 [基础考法] 考法(一)对热敏电阻的研究和应用 1．如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；为毫安表，量程为6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20～95 ℃之间的多个温度下R T的阻值。 (1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。 (2)完成下列实验步骤中的填空： a．依照实验原理电路图连线。
自动控制原理课程设计
金陵科技学院课程设计目录 目录 绪论 (1) 一课程设计的目的及题目 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2课程设计的题目 (2) 二课程设计的任务及要求 (3) 2.1课程设计的任务 (3) 2.2课程设计的要求 (3) 三校正函数的设计 (4) 3.1理论知识 (4) 3.2设计部分 (5) 四传递函数特征根的计算 (10) 4.1校正前系统的传递函数的特征根....... 错误！未定义书签。 4.2校正后系统的传递函数的特征根....... 错误！未定义书签。五系统动态性能的分析.. (13) 5.1校正前系统的动态性能分析 (13) 5.2校正后系统的动态性能分析 (15) 六系统的根轨迹分析 (19) 6.1校正前系统的根轨迹分析 (19) 6.2校正后系统的根轨迹分析 (21) 七系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.1校正前系统的奈奎斯特曲线图 (23) 7.2校正后系统的奈奎斯特曲线图 (244) 八系统的对数幅频特性及对数相频特性 (24) 8.1校正前系统的对数幅频特性及对数相频特性 (25) 8.2校正后系统的对数幅频特性及对数相频特性错误！未定义书签。总结 (267) 参考文献................................ 错误！未定义书签。
绪论 在控制工程中用得最广的是电气校正装置，它不但可应用于电的控制系统，而且通过将非电量信号转换成电量信号，还可应用于非电的控制系统。控制系统的设计问题常常可以归结为设计适当类型和适当参数值的校正装置。校正装置可以补偿系统不可变动部分（由控制对象、执行机构和量测部件组成的部分）在特性上的缺陷，使校正后的控制系统能满足事先要求的性能指标。常用的性能指标形式可以是时间域的指标，如上升时间、超调量、过渡过程时间等（见过渡过程），也可以是频率域的指标，如相角裕量、增益裕量（见相对稳定性）、谐振峰值、带宽（见频率响应）等。 常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。各类校正装置的特性可用它们的传递函数来表示，此外也常采用频率响应的波德图来表示。不同类型的校正装置对信号产生不同的校正作用，以满足不同要求的控制系统在改善特性上的需要。在工业控制系统如温度控制系统、流量控制系统中，串联校正装置采用有源网络的形式，并且制成通用性的调节器，称为PID（比例-积分-微分）调节器,它的校正作用与滞后-超前校正装置类同。