自动控制课程设计题目

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1、题目一转子绕线机控制系统设转子绕线机控制系统对应的结构图如图所示，绕线机用直流电机来缠绕铜线，能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕好线的转子等简单操作。设计控制器满足如下条件：1.系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%，静态速度误差系数Kv=10；2.系统对阶跃输入的超调量在10%左右；3.按△=2%要求的系统调节时间为3s左右。要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。题目二海底隧道钻机控制系统连接法国和英国

2、的英吉利海峡海底隧道于1987年12月开工建设，1990年11月，从两个国家分头开钻的隧道首次对接成功。隧道长37.82km，位于海底面以下61m.隧道于1992年完工，共耗资14亿美元，每天能通过50辆列车，从伦敦到巴黎的火车行车时间缩短为3h.钻机在推进过程中，为了保证必要的隧道对接精度，施工中使用了一个激光导引系统，以保持钻机的直线方向。钻机控制系统如图所示。图中C（s）为钻机向前的实际角度，R（s）为预期角度，N(s)为负载对机器的影响。该系统设计目的是选择增益K，使系统对输入角度的响应满足工程要求，并且使扰动引起的稳态误差较小

3、。要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。题目三哈勃太空望远镜指向控制哈勃太空望远镜于1990年4月14日发射至离地球611km的太空轨道，它的发射与应用将空间技术发展推向了一个新的高度。望远镜的2.4m镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将视野聚集在一枚硬币上。望远镜的偏差在1993年12月的一次太空任务中得到了大范围的校正。哈勃太空望远镜指向系统模型经简化后的结构图如图所示设计目标是选择放大器增益Ka和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足

4、如下性能：1.在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%.2.在斜坡输入作用下，稳态误差较小。3.减小单位阶跃扰动的影响。要求：1.分析设计要求，说明控制器的设计思路；2.详细设计；3.用MATLAB编程输出仿真结果及图形。题目四单位负反馈系统校正设单位负反馈系统的开环传递函数为用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能：(1)相角裕度；(2)在单位斜坡输入下的稳态误差为；(3)系统的剪切频率小于7.5rad/s。要求：（1）分析设计要求，说明校正的设计思路；（2）详细设计；（1）用MATLA

5、B编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）；（2）校正前后系统的单位阶跃响应图。题目五校正器的设计已知单位负反馈系统的开环传递函数，试用频率法设计串联校正装置，要求校正后系统的静态速度误差系数Kv=25，系统的相角裕度大于等于45度，校正后的剪切频率。要求：1.明确设计任务，建立系统模型，求出系统传递函数。2.确定系统传递函数各个参数的大致范围，并根据查阅的资料确定参数，写出开环传递函数，并用MATLAB对系统进行仿真。3.简化模型，修改参数，设计校正环节，使系统稳定并符合题目的要求，画出校正前后bode图。题目六机器人手臂控制系统机器

6、人手臂具有很大的惯性，主要依靠步进电机驱动相应的关节，实现手臂的运动，其控制电压输入为u，输出为关键转动的角度w，如图所示：要求：1.建立直流电机系统的数学模型，写出传递函数的表达式。2.调整放大器增益，使得系统在斜坡输入r(t)时，系统稳态误差小于0.1mm。3.画出系统的波特图。4.如果要求系统静态误差系数Kv≥5(s-1)，相角裕度大于45度，设计串联校正装置，要求校正后截止频率大于2rad/s.题目七液位自动控制系统设计1、任务简介某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就

7、必须自动调整进水量。(应用PLC)2、工作方式本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。3、技术参数控制系统技术参数表变量名称技术参数备注水位范围0-3.0m水位设定值2.0m水位误差±0.5m水位低限1.0m超限报警水位高限2.6m超限报警题目八基于PLC的三层货梯控制1.任务描述：外叫按钮控制方式是

8、电梯的一种较简单的自动控制方式。电梯由安装在各楼层厅口的呼叫按钮进行操纵，其操纵方式为呼叫（召唤）电梯、指令运行方向和停靠楼层。电梯上、下由一台电机驱动；电机正转，驱动电梯上升；电机反转，驱动电梯下降。每层