自动控制原理期末作业

1、 自动控制原理作业3-16.一种新型轮椅装有一种非常实用的速度控制系统，使颈部以下有残疾的人士也能自行驾驶这种轮椅，该系统在头盔上以90度间隔安装了四个速度传感器，用来指示前后左右四个方向，头盔传感器系统的综合输出与头部运动的幅值成正比。图3-51给出了该控制系统的结构图，其中时间常数T1=0.5s，T3=1s，T4=0.25s。要求：1）确定使系统稳定的K的取值（K=K1K2K3）；2）确定增益K的取值，使系统单位阶跃响应的调节时间等于4s(=2),计算此时系统的特征根，并用MATLAB方法确定系统超调量%和调节时间ts(=2).头部动作头盔上的传 感器轮椅动力学模型放大器 K2 预期速度实

2、际速度 图3-51 轮椅控制系统解：（1）是系统稳定的K值范围。由系统结构图得知，系统开环传递函数闭环传递函数：闭环特征方程：劳斯表：由劳斯判断知：使闭环稳定的K值范围：-1K T1=0.5;T3=1;T4=0.25;K=1.05; num1=K;den1=T1 1; num2=1;den2=T3*T4 T3+T4 1; numc,denc=series(num1,den1,num2,den2); num,den=cloop(numc,denc)num = 0 0 0 1.0500den = 0.1250 0.8750 1.7500 2.0500 roots(den)ans = -4.7929

3、 + 0.0000i -1.1035 + 1.4846i -1.1035 - 1.4846i t=0:0.01:10; figure step(num,den,t); grid 5-18.在脑外科，眼外科等手术中，患者肌肉的无意识运动可能会导致灾难性后果。为了保证合适的手术条件，可以采用控制系统实施自动麻痹，以保证稳定的用药量，使患者肌肉放松。图5-50为麻醉控制系统模型，试确定控制器增益K的时间常数，使系统谐振峰值Mr K=12.89;tou=0.5; G1=tf(K*tou,1,0.1,1); G2=tf(1,conv(0.5,1,0.5,1); G0=series(G1,G2); G=f

4、eedback(G0,1); bode(G); grid6-10热轧场的主要工序是将炙热的刚胚扎成具有预定厚度和尺寸的钢板，所得到的最终产品之一是宽度为3300mm，厚度为1800mm的标准板材。图6-33给出了热轧厂主要设备的示意图，他有两台主要的混扎台：1号台与2号台。混扎台上装有直径为508mm的大型混扎台，由4470KW大功率电机驱动，并通过大型液压缸来调节轧制厚度和力度。热轧厂的典型工作流程是：刚胚首先在熔炉中加热，加热后的刚胚通过1号台，被混轧机轧制成具有预期宽度的刚胚，然后通过2号台，幽魂轧机轧制成具有预期厚度的钢板，然后再由热平整设备加以平整成型。热轧机系统控制的关键技术是通过

5、调整混札机的间隙来控制港版的厚度，热轧机控制系统框图如图所示，其中 而为具有两个相同实零点的PID控制器，要求：（1） 选择PID控制器的零点和增益，是闭环系统具有两个相等的特征根；（2） 考察（1）中得到的闭环系统，给出不考虑前置滤波器与配置适当时，系统的单位阶跃响应；扰动（3） 当时，计算系统对单位阶跃扰动的响应。C(s)厚度R(s)预期厚度图6-33 热轧机控制系统解：已知： 选择：当取K=4.Z=1.25时，有系统开环传递函数闭环传递函数：当不考虑前置滤波器时，单位阶跃响应输入作用下的系统输出：单位阶跃响应曲线如图1中实线所示。当考虑前置滤波器时，选则系统在单位阶跃输入作用下的系统输出： 系统单位阶跃响应曲线如图1中虚线所示。当R（s）=0,N(s)=1/s时，扰动作用下的不换传递函数：系统输出：单位阶跃扰动响应曲线如图2所示。用MATLAB验证： K=4;z=1.25; G0=tf(1,conv(1,0,1,4,5); Gc=tf(K*conv(1,z,1,z),1,0); Gp=tf(1.5625,conv(1,z,1,z); G1=feedback(Gc*G0,1); G2=series(Gp,G1); G3=-feedback(G0,Gc); t=0:0.01:10; x,y=s