控制工程三級項目

1、燕山大學控制工程基礎三級項目機加工作臺控制系統(tǒng)仿真分析匯報書學院：機械工程學院班級：11級機控2班開課學期：2013-2014秋季學期指導老師：姚靜小組成員：曲艷行彭力賈馥銘周崇峰李威2013年11月17日小組成員基本信息姓名學號具體分工曲艷行110101010131PPT制作彭力110101010資料收集及分析賈馥銘110101010Mat1ab仿真分析周崇峰110101010Mat1ab仿真分析李威110101010127項目匯報書制作一、緒論1.1 研究背景裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基本

2、的裝備，又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，具技術范圍覆蓋很多領域。機加工作臺控制系統(tǒng)正是在機電一體化的基礎上，利用數(shù)字反饋信號實現(xiàn)對工作臺的運動控制。在機加系統(tǒng)中，工作臺運動控制系統(tǒng)是一個極其重要的定位系統(tǒng)，系統(tǒng)可以使工作臺運動到指定位置，工作臺在每個軸上由電機和導引螺桿驅(qū)動，這里我們只研究X軸上的運動。1.2 研究目的通過數(shù)字控制器控制工作臺在X軸方向的運動，并使該控制系統(tǒng)具有與連續(xù)控制系統(tǒng)非常相近的響應能力。給定的設計要求是：（1）超調(diào)量小

3、于5%，（2）具有最小調(diào)整時間（2%準則）和上升時間。1.3 研究內(nèi)容工作臺控制系統(tǒng)的控制工作過程。工作臺控制系統(tǒng)機構(gòu)和工作臺示意圖如圖1-1所示，通過檢測工作臺實際位置并把位置信號傳送到傳感器，傳感器連同位置命令輸入到計算機中，經(jīng)過計算機的計算分析再輸入到零階保持器，最終輸入到電動機來控制工作臺的位置坐標。圖1口二、系統(tǒng)建模研究在機加系統(tǒng)中，工作臺運動控制系統(tǒng)是一個極其重要的定位系統(tǒng)，系統(tǒng)可以使工作臺運動到指定位置，工作臺在每個軸上由電機和導引螺桿驅(qū)動，這里我們只研究X軸上的運動。X軸上的運動控制系統(tǒng)框圖如圖1-2。設工作臺控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-1,其中采用了功率放大器和直流電動機作為受控對

4、象，其傳遞函數(shù)為Gp(s)=1/s(s+10)(s+20)電動機控制器功率放大器圖21工作臺運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖三、時域分析和頻域分析國工區(qū)Tu蕭冰加英上圖為利用Matlab軟件繪制的傳函框圖。從而進行時域和頻域分析。3.1 時域分析注：淺藍K=900.紅色K=800.綠色K=700.深藍K=600.紫色K=500.黃色曲線為串聯(lián)超前校正裝置后的曲線。上圖為表示性能指標的響應曲線。下表為采用不同控制器的響應性能表。校正網(wǎng)絡GK超調(diào)量調(diào)整時間/s上升時間/s峰值時間/sKi50011.5%0.9820.4690.66K26008.5%1.0560.5270.71K37005.0%1.1250.61

5、30.80K48002.7%1.1570.7580.93K59000.7%0.9261.0741.31K(s+1)/(s+64)80005.0%0.5860.3161.053.2 頻域分析Fnjr溯To。如|Frtqim>TxAjk；13宙七,A04-H1&Bode圖）。K500600700800900K(s+1)/(s+60)越率穿頻W6.513.293.684.072.852.41相角裕度38.9162.4559.3756.3565.9879.71上圖為不同控制參數(shù)下的對數(shù)頻率特性圖（通過頻域分析可得出相角裕度如下表：相角裕度越大系統(tǒng)穩(wěn)定性越好，所以由上表可得校正后的裝置最穩(wěn)

6、定。四、結(jié)論根據(jù)根軌跡法取G(s)=K(s+1)/(s+64),校正后的系統(tǒng)的相角裕度為79.71大于K=500,600,700,800,900時的數(shù)值，所以將控制器取為超前校正網(wǎng)絡后系統(tǒng)的穩(wěn)定性有提高。將控制器取為超前校正網(wǎng)絡，通過校正裝置產(chǎn)生的超前相角，補償原有系統(tǒng)過大的相角滯后，即補償系統(tǒng)開環(huán)頻率特性在幅值穿越頻率W處的相角滯后,以增加系統(tǒng)的相角穩(wěn)定裕度，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。五、心得體會在本次課程設計期間，我們克服了種種難題。雖然時間緊迫，但我們小組還是較為出色地完成了任務。在此期間我們小組成員通力合作，既各司其職又相互合作，成功地發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。雖然本學期的控制工程課程已經(jīng)結(jié)束，但通過這次三級項目我們發(fā)現(xiàn)還有許多知識我們沒