【设计】自控原理综合设计题（精华版）

1、精品word学习资料可编辑班级： 自控 1404姓名： 刘安东学号： 2021010658自控原理综合设计题题目：伺服系统在机器人掌握 ，雷达天线跟踪掌握 ，火炮跟踪掌握等领域获得广泛应用 ；图中所示是一个带测速机反馈的伺服系统的动态结构图， 试完成以下分析设计任务 ；(1)当位置调剂器 gc（ s）=1 ( 即未加入位置调剂器 )时，设测速机返馈系数分别为0.5，1 ，试绘出系统的根轨迹 ，并确定使系统共轭复数极点的阻尼比0.5 时的比例掌握器系数 k，确定此时系统的闭环传递函数 ， 定性分析系统 ；解：当位置调剂器 gc（s）=1 时名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑系统的开环

2、传递函数 ：g( s)20k名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑s( s1)( s4)20ka名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑系统的特点方程 ：名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑s( s1)( s4)20k( as1)0名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑以 k 为参变量 ，改写特点方程为 ：120k( as1)0s( s1)( s4)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑设：gk ( s)20 k (as1)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑s( s1)( s4)名师归纳总结欢迎下

3、载精品word学习资料可编辑(一)当0.5时：g(s)10k( s2)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑ks( s1)( s4)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑(1) 开环极点p1z开环零点0 p221 p34名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑(2) 实轴上的根轨迹为 ：-(3) 渐近线倾角和交点为 ：4 ， 2-1， 0名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑( 2ka1)180290 ,270名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑014a2(2)1. 5名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑分别点：ks ( s1 )( s4 )名

4、师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑gdkg010 ( s2 )名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑令ds得分别点 s0.55名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑所以， 用 matlab 绘制根轨迹程序 ：clearnum=1,1;den=1,5,4,0;sys=tf(num,den);rlocus(sys);名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑由于cos所以对应射线角度为gridarccos(0.5)60名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑等线与根轨迹交点为p(-0.998,1.73j)名师归纳总结

5、欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑- 0.998k1.73j0.0021 .73 j3 .0021.73 j0 .6名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑10 1 .0021 .73 j名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑系统的闭环传递函数为 ：2( s)s 35s 21210s12名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑依据根轨迹得出闭环传递函数，系统处于欠阻尼状态，名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑暂态相应经过振荡 ，最终达到稳固 ；(二)当 a=1 时同理， 用 matlab 软件绘制出根轨迹程序为 ：cl

6、earnum=0,1;den=1,4,0;sys=tf(num,den);rlocus(sys)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑由于cos所以对应射线角度为gridarccos(0.5)60名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑p等线与根轨迹交点为(-2,3.46j)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑-23.46jk-12 0 -13.46 j3.46 j23.46 j0.8名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑系统的闭环传递函数为 ：名师归纳总结欢迎下载精品w

7、ord学习资料可编辑2( s )s 35s 21620s16名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑由于， 所以系统为欠阻尼 ， 向左显现振荡的形式 ， 最终趋于稳固；(2)假如期望闭环系统的共轭复数极点的阻尼比0.7调剂时间名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑t s2s,位置调剂器取为 pd 掌握器， 试设计 pd 掌握 gc(s) ,并选取名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑一组参数使得系统满意性能指标 ，通过 matlab 仿真运算系统的单位阶跃响应和单位斜坡响应 ；名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑解：设：pd 掌握器 gc( s )kc( 1td

8、s )g ( s)20kkc (12位置主反馈的开环传函：s (s1)( stds)4)20k闭环传递函数2 (s)20kkc(1s ( s1)( s4)20ktds)20kkc (1tds)2超调量 mp1e0.7mp0.046取估量值 ：0.5k0. 1kc3td0. 5得闭环传递函数2(s)s 33s5s 268s6单位阶跃响应程序为 ：num=3,6den=1,5,8,6;step(num,den)单位斜坡响应 ：num=3,6den=1,5,8,6,0;名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑step(num,den)通过 matlab 多次调试后得到如下特性图 ：单位阶跃响应

9、 ：单位斜坡响应 ：名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑通过单位阶跃响应特性曲线得出m p0.04，满意初始条件名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑m p0.046， 并得到此时参数名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑00.5.5k00.115kc3td00.65名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑将其代入名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑2 (s)20kkc(1tds)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑s ( s1)( s4)20k20kkc (1tds)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑最终得出符合题意条件的闭环系统的传递函数为：名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑2 (s)4.5s9s35s26s9名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑总结：通过此次做综合设计题 ， 加深了我对自控原理综合应用题型的明白，更加提升了我们小组成员对存在问题时的探讨才能及团队 协作才能 ；一个人的摸索范畴总是有限的 ，对于这类综合设计题我们小组成员实行了共同