自動控制原理課程設計-電動車控制系統(tǒng)校正

自動控制研究性教學電動車車速控制系統(tǒng)校正電動車車速控制系統(tǒng)校正目錄一、研究內容 21、研究內容 22、控制原理圖 3二、系統(tǒng)建模 31、系統(tǒng)分析 32、簡化系統(tǒng)模型 4三、時域分析 41、穩(wěn)定性分析 52、穩(wěn)態(tài)誤差分析 53、動態(tài)特性指標 54、調整系統(tǒng) 7四、根軌跡分析 101、根軌跡 102、系統(tǒng)特性分析 11五、頻域分析 141、系統(tǒng)伯德圖、奈奎斯特圖 142、系統(tǒng)性能分析 15六、小組分工 17七、感受心得 17一、研究內容1、研究內容通過車手柄轉手產生不同扭矩，電源輸入不同的電壓值（不穩(wěn)定），改變直流電機的電流輸出值，從而影響電機的轉速，改變車速。車速通過轉速計反饋給輸入的電壓值，然后進一步穩(wěn)定輸出車速，如此反復，直到車速達到一定的穩(wěn)定狀態(tài)（在一定范圍內變化），表現為和輸入的扭矩呈線性關系。2、控制原理圖二、系統(tǒng)建模1、系統(tǒng)分析控制對象：直流電機擾動量：電機的負載阻力轉矩輸入量：電壓U（轉矩）輸出量：輸出車速n2、簡化系統(tǒng)模型由電路圖可知系統(tǒng)由一個積分環(huán)節(jié)、一個一階微分環(huán)節(jié)、兩個性環(huán)節(jié)組成，故其傳遞函數和方框圖有：G4(s)G3(s)G2(s)G1(s)R（s） C(s)G4(s)G3(s)G2(s)G1(s)Wf(s) Wf(s)-1K2/T2S+1K1/T1S+1Τ○S+11/SR（s） K2/T2S+1K1/T1S+1Τ○S+11/S1 1-1Wk=Kk(τ0S+1)/[s(τ1S+1)(τ2S+1)]WB=Wk/(1+WkWf)三、時域分析取單位反饋，令τ0=0.5，τ1=1，τ2=4對系統(tǒng)進分析1、穩(wěn)定性分析特征方程有：τ1τ2S^3+(τ1+τ2)S^2+(τ0Kk+1)S+Kk=0S^340.5K+1S^25KS^11-0.3K 0 S^0K故開環(huán)增益0<Kk＜3.3332、穩(wěn)態(tài)誤差分析系統(tǒng)為1型系統(tǒng)故Kv=Kk，輸入信號為x(t)=a*1+b*t+0.5*c*teSS=a*0+b/K+c*∞由此可以得出，增大K或者提升系統(tǒng)的型別可以減少系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差3、動態(tài)特性指標在Metlab中編程可得其性能參數由此可知系統(tǒng)的開環(huán)放大系數Kk越大系統(tǒng)就越趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，過小則會使系統(tǒng)反應較慢，此系統(tǒng)合適的Kk在0.1附近。4、調整系統(tǒng)由于Kk的值太小，沒有實現信號的放大，加入微分環(huán)節(jié)調大Kk，此時系統(tǒng)開環(huán)函數為Wk=Kk[(τ0S+1)(aS+1)]/[S(τ1S+1)(τ2S+1)] 令a=0.5，特征方程有：τ1τ2S^3+(τ1+τ2+τ0*a)S^2+((a+τ0)Kk+1)S+Kk=0S^34K+1S^25+0.25KKS^1(0.25K^2+1.25K+5)/(5+0.25K)S^0KK可以使任意正數，系統(tǒng)都保持穩(wěn)定。穩(wěn)態(tài)誤差:eSS=a*0+b/K+c*∞由此可知，加入微分環(huán)節(jié)會增大Kk,系統(tǒng)的超調量會先增加后減小，同時會使系統(tǒng)的響應速度提高，tr、tp、ts都會減小，但K太大，系統(tǒng)可控性就會減弱，調整a,使K在合理范圍內。使K=15，改變a，在Metlab中編程，得出性能指數和圖形隨著a的增大，系統(tǒng)的震蕩性減弱，超調量下降，選取a=2.5此時放大倍數有開始的0.1調大到15，系統(tǒng)的各項參數都達到很好的范圍。四、根軌跡分析1、根軌跡Wk=Kk(τ0S+1)/[s(τ1S+1)(τ2S+1)]取單位反饋，令τ0=0.5，τ1=1，τ2=4對系統(tǒng)進分析臨界穩(wěn)定的增益和極點：K=2.89-p1=-1.2306+0.0000i–p2=-0.0097+0.7666i–p3=-0.0097-0.7666i加入微分環(huán)節(jié)有Wk=Kk[(τ0S+1)(aS+1)]/[S(τ1S+1)(τ2S+1)]令a=0.5(兩個零點重合)有阻尼比最小處：K=2.8795-p1=-1.1344+0.0000i-p2=-0.1478+0.7828i-p3=-0.1478-0.7828i由此可知加入微分環(huán)節(jié)之后，系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高2、系統(tǒng)特性分析改變a的值，a=0.3距離虛軸更近，阻尼比最小處k=6.0557poles=-1.2670+0.0000i-0.1051+1.0881i-0.1051-1.0881i:極點與零點重合,此時最小阻尼比處k=1.3136poles=-1.0000+0.0000i-0.2071+0.5343i-0.2071-0.5343ik=0.3213poles=-0.9066+0.0000i-0.2219+0.1984i-0.2219-0.1984i極點與零點重合，最小阻尼比處k=1.9672poles=-0.9918+0.9917i-0.9918-0.9917i-0.2500+0.0000ik=1.2503poles=-0.9188+0.8768i-0.9188-0.8768i-0.1938+0.0000i隨著a的增大的（在一定范圍內），最小阻尼增大，系統(tǒng)的超調量減小，趨于穩(wěn)定，震蕩性減弱，相應速度加快。五、頻域分析1、系統(tǒng)伯德圖、奈奎斯特圖Wk=Kk(τ0S+1)/[s(τ1S+1)(τ2S+1)]取單位反饋，令τ0=0.5，τ1=1，τ2=4對系統(tǒng)進分析截止頻率ωc=0.45；相角裕度η=17.38；幅值裕度h=4.142、系統(tǒng)性能分析加入微分環(huán)節(jié)有Wk=Kk[(τ0S+1)(aS+1)]/[S(τ1S+1)(τ2S+1)]令a=0.1有截止頻率ωc=0.45；相角裕度η=19.94；幅值裕度h=7.78截止頻率ωc=0.62；相角裕度η=64.59隨著a的增大，相角裕度增大，截止頻率增大，幅值裕度會增大而后減小，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好六、小組分工赫思堯：Metlab仿真吳愷：內容分析石旭東：內容分析鄧攀：報告撰寫李宗愷：PPT制作七、感受心得通過這次研究性教學，我們對Metlab有了更好的了解，對所學的知識有了很好的切實的了解，并且提高了對這門課的認識，在做的過程中遇到了很多困難，但最終都克服了，這也讓我們更加地喜歡上了這門課?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯的研究與實現變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數器自動換樣功能的研究與實現基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計基于單片機技術的WDR-01型聚氨酯導熱系數測試儀的研制一種RISC結構8位單片機的設計與實現基于單片機的公寓用電智能管理系統(tǒng)設計