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自动控制原理课程设计报告 卷纸张力控制系统 3 18 2020 1 一 卷纸张力控制系统原理 控制系统 系统工作原理 在造纸厂的卷纸过程中 当纸张不断地从卷开轴向卷进轴运动时 线速度就会下降 从而纸张承受的张力会相应的减小 为保证张力的基本恒定 必须调整电机的转速 图1 1所示的控制系统中 采用三个滑轮和一个弹簧组成的张力测量器来测量纸上的张力 将测量的实际张力与预设张力进行比较 经放大器放大后得到电机的输入电压 通过电压的变化来调节电机的转速 进而调节卷开轴向卷进轴运行的线速度 最终 使纸张的张力保持基本恒定 电机 被控对象预设张力 系统给定量实际张力 系统控制量通过对系统的分析 可得卷纸张力控制系统的方框图如图所示 3 18 2020 2 二 控制系统方框图 3 18 2020 3 三 控制过程分析 1 各个环节的传递关系如下 1 实际测得的张力与预设张力进行比较后 经过放大器放大作为电机的输入电压 2 放大器的输出电压作为电机的输入电压对电机进行调速控制 3 18 2020 4 3 电机的转速与卷进轴的转速相同 所以电机的转速与纸张的线速度成线性关系 4 由三个滑轮和一个弹簧秤组成的测力系统对纸张的张力进行测量 3 18 2020 5 5 将测得的张力反馈到比较装置与预设张力进行比较四 系统的结构框图 F2 s 3 18 2020 6 五 传递函数 由系统的结构框图可以求函数为得 系统的开环传递 闭环传递函数 3 18 2020 7 六 系统的时域分析与频域分析 1 时域分析 1 动态性能分析由系统的传递函数可得 3 5187 0 4534系统的单位阶跃响应如下图所示 3 18 2020 8 系统各时域参数为 所以系统的动态稳定性能指标 td 0 3744sty 0 6509stp 1 0017sts 2 7582s20 23 3 18 2020 9 2 稳态性能分析稳态误差是描述系统稳定性能的一种性能指标 在阶跃信号 斜坡信号作用下进行测定和计算 若在时间是无穷时 系统输出量不等于输入量或输入量的确定函数 则存在系统误差 稳态误差是系统控制精度或抗干扰动能力的一种度量 因为该系统是零型系统 所以对阶跃信号来说是有差跟踪 对单位脉冲信号和其他信号存在稳态误差 由可知对阶跃信号有 ess 1 13对其他信号有 3 18 2020 10 2 频域分析开环传递函数 知道它的频率的表达式如下波特图 3 18 2020 11 由波特图知 截止频率 相角裕度 幅值裕度 3 18 2020 12 七 系统校正 1 计算需补偿的相位超前角2 计算衰减率 0 44 3 18 2020 13 3 确定新的开环截止频率 4 确定两转折频率 5 补偿增益 6 校正后的开环频率特性 3 18 2020 14 7 校验计算结果 所以校正后的系统满足给定要求 3 18 2020 15 感悟总结 一个学期的自动控制原理就这样结束了 可是 在这个领域 我们学
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