控制电机大作业总结

伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。

伺服电动机的发展历史

伺服系统的发展与伺服电动机的发展紧密地联系在一起，60～70年代是直流伺服电动机诞生和全盛发展的时代，直流伺服系统在工业及相关领域获得了广泛的应用，伺服系统的位置控制也由开环控制发展成为闭环控制。在数控机床应用领域，永磁式直流电动机占据统治地位，其控制电路简单，无励磁损耗，低速性能好。80年代以来，随着电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、控制技术及计算机技术的快速发展，大大推动了交流伺服驱动技术，使交流伺服系统性能日渐提高，与其相应的伺服传动装置也经历了模拟式、数模混合式和全数字化的发展历程。90年代开环伺服系统迅速被交流伺服所取代。进入21世纪，交流伺服系统越来越成熟，市场呈现快速多元化发展，国内外众多品牌进入市场竞争。

控制电机-作业

作业3

1.简述步进电动机运行原理与特点。

原理：当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

特点：1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。2.步进电机外表允许的最高温度。3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

2.步进电动机有哪些技术指标？它们的含义是什么？

技术指标：有1.步距角θs 步距角是指每给一个电脉冲信号，电动机转子所应转过角度的理论值，它是步进电动机的主要性能指标之一。它的大小直接影响步进电动机的起动和运行频率，不同的应用场合，对步距角大小的要求不同。2.静态步距角误差Δθs 即实际步距角与理论步距角的差值。3.最大静转矩T max指步进电机在最大通电相数下矩角特性上的转矩最大值。4.起动频率f和启

1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答

根据转矩平衡方程式， 当负载转矩不变时， 电磁转矩不变； 加上励磁电流If不变， 磁通Φ不变， 所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。

2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)， 就会发现， 当其他条件不变， 而只是减小发电机负载电阻RL时， 电动机的转速就下降。 试问这是什么原因?

L发a发1发2电2电

3. 一台他励直流电动机， 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变， 而仅仅提高电枢端电压， 试问电枢电流、 转速变化怎样? 答：最终电枢电流不变，转速升高

4. 已知一台直流电动机， 其电枢额定电压Ua=110 V， 额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A， 转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω， 空载阻转矩T0=15 mN·m。 试问该电动机额定负载转矩是多少?

R??I??T??T??I??n?

5. 用一对完全相同的直流机组成电动机—发电机组， 它们的励磁电压均为 110 V， 电枢电阻Ra=75 Ω。 已知当发电机不接负载， 电动机电枢电压加 110 V

控制工程大作业

题目：用MATLAB绘制G(s)的伯德图和奈奎斯特图并判断系统的稳定性，如果是稳定的则需要求出其在当输入信号等为1(t),t和t2/2时系统的稳态误差。

G(s)?10(s?3)2s(s?2)(s2?2??ns??n)其中2??n?学号的后四位

?n?学号的后两位传递函数：G(s)=10(S+3)／S(S+2)(S*S+√2818S+18*18)

一、波德图和奈氏图

表达式的求解：

clc s=tf('s')

Gk=10*(s+3)/s/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2); Gb=feedback(Gk,1)%求闭环函数 G1=Gb*1/s; G2=Gb*1/s^2; G3=Gb*1/s^3; syms s

g1=ilaplace(10*(s+3)/s^2/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2)) g2=ilaplace(10*(s+3)/s^3/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2)) g3=ilaplace(10*(s+3)/s^4/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2))

二、时间响应

⑴输入信

控制工程大作业

题目：用MATLAB绘制G(s)的伯德图和奈奎斯特图并判断系统的稳定性，如果是稳定的则需要求出其在当输入信号等为1(t),t和t2/2时系统的稳态误差。

G(s)?10(s?3)2s(s?2)(s2?2??ns??n)其中2??n?学号的后四位

?n?学号的后两位传递函数：G(s)=10(S+3)／S(S+2)(S*S+√2818S+18*18)

一、波德图和奈氏图

表达式的求解：

clc s=tf('s')

Gk=10*(s+3)/s/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2); Gb=feedback(Gk,1)%求闭环函数 G1=Gb*1/s; G2=Gb*1/s^2; G3=Gb*1/s^3; syms s

g1=ilaplace(10*(s+3)/s^2/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2)) g2=ilaplace(10*(s+3)/s^3/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2)) g3=ilaplace(10*(s+3)/s^4/(s+2)/(s^2+sqrt(2818)*s+18^2))

二、时间响应

⑴输入信

专业综合调研报告 电气工程与智能控制专业

分类号：TH89 单位代码：10110 学 号：

中 北 大 学

综 合 调 研 报 告

题 目: 磁盘驱动器读写磁头的定位控制

系 别: 计算机科学与控制工程学院 专业年级: 电气工程与智能控制2014级 姓 名: 何雨 贾晨凌 朱雨薇 贾凯 张钊中 袁航 学 号: 14070541 39/03/04/16/33/47 指导教师: 靳鸿 教授 崔建峰 讲师

2017年5月7日

专业综合调研报告 电气工程与智能控制专业

摘 要

硬盘驱动器作为当今信息时代不可

电器控制大作业

题目１要求：

按图中的设置，编写梯形图，使小车按下述要求运行 1）按下启动按钮（X20），小车从任意位置先运行到起点。 2）从起点装料（第1种料）3秒，运行到缷料点缷料3秒。 3）回到终点再装第二种料5秒，运行到缷料点缷料5秒。 4）回到起点再装第1种料，运行到缷料点缷料. 5）2、3步动作共重复10次，回到终点结束。

题目1控制示意图

I/O配置：

输入：X20-SB1（启动按钮），X10-左限行程开关，X11-右限行程开关，X12-停止传感器；

输入：Y10-原料供给,Y11-电机正转,Y12-反转。

实现方法：按下启动按钮SB1，M0线圈通电且自锁，当M0线圈得电后Y12通电，传送带反转：小车向左行驶，左行时小车碰到左限行程开关X10，M0断电，Y12断电传送带停止，X10一触发，M10线圈得电且自锁，T0定时器定时3秒，小车停3秒并且在此期间加料（装料1），3秒后线圈M20得电且自锁同时T0自动清零，Y11通电传送带正转小车右行。小车在向右行驶过程中会第一次碰到X12，X12会触发，但是由于Y11的常闭触点断开，小车继续向右行驶。直到第一次碰到X11，X11一触发M20失电，Y11断电，小车停止并在此卸料，同时T1

第一至第四章见ppt

第五章 自整角机

1、自整角机是将转角变为交流电压或由转角变为转角的感应式微型电机。 2、自整角机基本作用与类型

基本作用：实现机械角度的检测，角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。

主要类型 1 ）按使用要求不同：力矩式 —— 用于同步指示系统；控制式 —— 用作测角元件； 2 ）按结构、原理的不同：可分为控制式、力矩式、 霍尔式、多极式、固态式、无刷式、四线式等七种 。

应用系统组成在控制系统中通常是两个或两个以上的角机进行组合使用，根据 使用 目 的不同，系统的组成类型不同，一般有两大类型： 1 ）力矩式自整角机系统 ①单轴成对运行方式

系统组成：发送机ZLF ——接收机 ZLJ；基本原理：机械角? → 电压u → 机械角?；基本功能 ：转角? →发送机ZLF → u →接收机ZLJ →转角?；实现： 机械角度的远距离传输? → u →?； ②双轴差动运行方式 系统组成 ：

差动角机的类型：

差动发送机ZCF——将转角差???→ 电压 ?? U； 差动接收机ZCJ ——将电压?? U → 转角差???； 2 ）控制式自整角机系统

基本组成：控制式发送机ZKF ——控制式变压器 ZKB ； 作用原理

现代控制理论

(主汽温对象模型)

班级: 学号: 姓名:

目录

一. 背景及模型建立

1. 火电厂主汽温研究背景及意义 2. 主汽温对象的特性 3. 主汽温对象的数学模型 二.分析

1. 状态空间表达

2. 化为约当标准型状态空间表达式并进行分析 3. 系统状态空间表达式的求解 4. 系统的能控性和能观性 5. 系统的输入输出传递函数 6. 分析系统的开环稳定性 7. 闭环系统的极点配置 8. 全维状态观测器的设计

9. 带状态观测器的状态反馈控制系统的状态变量图 10. 带状态观测器的闭环状态反馈控制系统的分析

三.结束语

1. 主要内容 2. 问题及分析 3. 评价

一.背景及模型建立

1.火电厂主汽温研究背景及意义

火电厂锅炉主汽温控制决定着机组生产的经济性和安全性。由于锅炉的蒸汽容量非常大、过热汽管道很长，主汽温调节对象往往具有大惯性和大延迟，导致锅炉主汽温控制存在很多方面的问题，影响机组的整个工作效率。主汽温系统是表征锅炉特性的重要指标之一，主汽温的稳定对于机组的安全运行至关重要。其重要性主要表现在以下几个方面：

(1) 汽温过高会加速锅炉受热面以及蒸汽管道金属的蠕变，缩短其使用寿命。例如，12CrMoV 钢在585℃环境下可保

SHANGHAI UNIVERSITY

课程项目

MATLAB的模拟仿真实验

专业课：自动控制原理

学 院 机自学院

专业（大类） 电气工程及其自动化

姓名学号

分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分

顾玮负责分析结论 其它共同讨论

二阶系统性能改善

一、要求

（1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解 （2）性能分析与对比

（3）举出具体实例，结合matlab分析

二、原理

在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。

（1）比例-微分控制：

比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到

改善系统性能的目的。

图1 比例微分控制系统

（2）测速反馈控制：

测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效

果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。

图2测速反馈控制系统

(3)经典二阶控制系统

图3经典二阶控制系统

三、实例分析

?n2?n21、标准传递函数 G(s)? ?(s)? 2s(s?2??n)s(s?2??n)??n?n?2.0