基于MATLAB的随动控制系统的仿真word格式
题 目 。。。。。。。。系统的
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
与仿真
院 系
专 业 信息
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
(系统工程方向)
学生姓名
学 号
指导教师 范志勇
二,一二 年 6 月 6 日
自动控制原理课程设计
1(系统介绍 ........................................................................................................ - 2 - 2(物理模型图 ..................................................................................................... - 2 - 3. 系统分析 ....................................................................................................... - 3 -
3.1 部分电路图 ............................................................................................. - 3 -
(1)自整角机 ....................................................................................... - 3 -
(2)功率放大器 ................................................................................... - 3 -
(3)两相伺服电动机............................................................................ - 3 -
(4)直流测速电动机............................................................................ - 4 -
(5)减速器 ........................................................................................... - 4 -
3.2 各部分元件传递函数 ............................................................................. - 5 -
3.3 位置随动系统的结构框图 ...................................................................... - 5 -
3.4 位置随动系统的信号流图 ...................................................................... - 6 -
3.5 相关函数的计算 ..................................................................................... - 6 - 4.系统稳定性分析 ................................................................................................ - 6 -
4.1 代入参数值 ............................................................................................. - 6 -
4.2 根轨迹 .................................................................................................... - 6 -
4.3 Bode图 ................................................................................................. - 7 -
4.4 系统阶跃响应 ......................................................................................... - 9 - 5 系统动态性能分析 ......................................................................................... - 10 -
5.1延迟时间的计算 .................................................................................... - 10 -
5.2 上升时间的计算 ................................................................................... - 10 -
5.3峰值时间的计算 .................................................................................... - 10 -
5.4 超调量的计算 ....................................................................................... - 10 -
5.5 调节时间的计算 ................................................................................... - 10 -
5.6 使用MATLAB求系统各动态性能指标 ................................................ - 10 -
5.7 人工计算与MATLAB计算的结果比较及误差分析 ............................. - 11 -
6系统仿真 ......................................................................................................... - 11 - 7总结与体会 ..................................................................................................... - 12 -
参考文献 .................................................................... 错误~未定义书签。- 13 -
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自动控制原理课程设计
1(系统介绍
随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统,并且输入量是随机的,不可预知的。工作原理:用一对电位器作为位置检测元件,并形成比较电路。两个电位器分别将系统的输入和输出位置信号转换成于志成比例的电压信号,并作出比较。当发送电位器的转角和接受电位器的转角相等时,对应的电压亦相等。因而电动机处于静,,12
止状态。假设是发送电位器的转角按逆时针方向增加一个角度,而接受电位器没有同时旋转这样一个角度,则两者之间将产生角度偏差?θ。相应地,产生一个偏差电压,经放大器放大后得到u,供给直流电动机,使其带动负载和接受电位器的动笔一起旋转,直到两角度相等为止,即完成反馈。
2(物理模型图
IG
Kε
U Ua BST BSR 功率相敏SM
放大 电流
n ,,21 负载
减速器
图1 位置随动系统原理框图
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自动控制原理课程设计 3. 系统分析
3.1 部分电路图
(1)自整角机:作为常用的位置检测装置,将角位移或者直线位移转换成模
拟电压信号的幅值或相位。自整角机作为角位移传感器,在位置随动系统中是成对使用的。
与指令轴相连的是发送机,与系统输出轴相连的是接收机。
ukk,,,[],,,,,12s
在零初始条件下,拉式变换为 uks,,(),,,
u k, ,1
,2
图2 自整角机
(2)功率放大器:
utkutut()[()()],,aat
在零初始条件下,拉式变换为 uskusus()[()()],,aat
uu a
k a_
ut
图3 放大器
(3)两相伺服电动机:
2dtdt,,()()mm,,Tkut()mma2dtdt
2在零初始条件下,拉式变换为()()()Tssskus,,, mmma
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, umK am
ss(1),Tm
图4 两相伺服电动机
(4)直流测速电动机:
dt,()m,utk()ttdt
在零初始条件下,拉式变换为 uskss()(),,ttm,um tKs t
图5 直流测速电动机
(5)减速器:
1,,tt,()()2mi
在零初始条件下,拉式变换为
1,,ss,()()2mi
1,,2m
i
图6 减速器
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3.2 各部分元件传递函数
us(),电桥,,Gsk()(1) (1) 1,,()s,
us()a放大器Gsk(),,(2) (2) 2aus()
us()t测速机,,(3)Gsks() (3) 3t,()sm
,()skmm(4) (4) 电机,,Gs()4,ussTs()(1)am
其中 是电动机机电时间常数; TRJRfCC,,()mamamme
是电动机传递系数 KCRfCC,,()mmamme
,()s12减速器,,Gs()(5) (5) 5()si,m
3.3 位置随动系统的结构框图
u ,,1mk1kkm a, sTs,(1)m
i,—2
ks— t
图7 结构框图
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自动控制原理课程设计 3.4 位置随动系统的信号流图
km1,k,,uu s ,mcaki(1) sTs,am
ks t
图8 信号流图
3.5 相关函数的计算
KKK,,am开环传递函数: (6) (),Hs2,,(1)TsKKKsmamt
4.系统稳定性分析
4.1 代入参数值
假设放大器增益为Ka=15,电桥增益, 测速电机增益, R=7Ω,L=10mH,K,6k,2ca,t
22J=0.005kg.m/s,J=0.03 kg.m/s,f=0.08,C=1,C=3,f=0.1,Kb,0.2,i=0.02 LLem
KKK,5500,am开环传递函数: (7) ,,Hs()22,,,TsKKKsss(1)40mamt
4.2 根轨迹
用如下程序将传递函数在MATLAB中
表
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示出来:
num=[5500]
den=[1,40,0]
sys=tf(num,den)
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自动控制原理课程设计 用MATLAB显示为:
用如下程序将传递函数的根轨迹图在MATLAB中表示出来: num=[5500]
den=[1,40,0]
rlocus(num,den)
用MATLAB做出的根轨迹如图9所示:
图9 根轨迹图 由于系统在右半平面没有极点,因此为稳定系统.
4.3 Bode图
开环传递函数相角裕度增益裕度仿真程序: num=[5500]
den=[1,40,0]
sys=tf(num,den)
[mag,phase,w]=bode(num,den) [gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w)
margin(sys)
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图10 Bode图
由图10和图11可知 :
:截止频率;相角裕度;幅值裕度,,68.9/rads,,30c
3。 h,,2.610
图11
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4.4 系统阶跃响应
5500闭环传递函数: (8) Fs(),2ss,,405500利用如下程序在MATLAB中对系统绘制单位阶跃响应: num=[5500]
den=[1,40,5500]
step(num,den)
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自动控制原理课程设计 5 系统动态性能分析 5.1延迟时间的计算
5.2 上升时间的计算
5.3峰值时间的计算
5.4 超调量的计算
5.5 调节时间的计算
5.6 使用MATLAB求系统各动态性能指标 在MATLAB输入的指令为:
图13
软件输出如下为:
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图14
5.7 人工计算与MATLAB计算的结果比较及误差分析 两次计算对比表:
) 峰值时间(t延迟时间(t) 上升时间() 调节时间() tt 超调量() ,%pdrs1 0.016 0.03 0.04 41.48% 0.175 2 0.02 0.03 0.04 39.58% 0.14 结果对比总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
6系统仿真
在MATLAB命令窗口中输入SIMULINK,然后点File?New?Model,在SOURCE中选择STEP模块,在SINKS中选择SCOP模块,在CONTINUOUS中选择传递函数,双击更改极点和零点(如图15所示),用直线将模块连接后(如图16),点击START,双击示波器,即可看到仿真图形.
系统MATLAB仿真图形如图17所示;
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图15 图17
图16
7总结与体会
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