直流电机pi控制器设计与稳态性能分析

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1、武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书附件1：学号：0121111360126课程设计题目直流电机PI控制器设计与稳态性能分析学院自动化学院专业自动化班级自动化1101班姓名彭玄指导教师谭思云2013年12月日武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：彭玄专业班级：自动化11指导教师：谭思云工作单位：自动化学院题目:直流电机PI控制器设计与稳态性能分析初始条件：一直流电机控制系统的方框图如图所示，其中Y为电机转速，为电枢电压，W为负载转矩。令电枢电压由PI控制律求取，PI表达式为：，其中e=r-

2、y。Gc(s)200RYe+-+1200W-要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）写出以va和W为输入的直流电机系统微分方程；（2）试求kP和kI的值，使闭环系统的特征方程的根包括；（3）计算在单位阶跃参考输入、单位斜坡参考输入、单位阶跃扰动输入、单位斜坡扰动输入时系统的稳态误差；（4）用Matlab验证你的上述答案，并给出系统响应曲线；（5）武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析的过程，附Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务

3、处标准书写。时间安排：（1）课程设计任务书的布置，讲解（半天）（2）根据任务书的要求进行设计构思。（半天）（3）熟悉MATLAB中的相关工具（一天）（4）系统设计与仿真分析。（三天）（5）撰写说明书。（二天）（6）课程设计答辩（半天）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书前言自动控制技术已广泛应用于制造业、农业、交通、航空以及航天等众多产业部门，极大地提高了社会劳动生产效率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中，自动化装置无所不在，为人类文明进步做出了重要贡献；20世纪90年代

4、，实现了万米深海探测；通信和金融业已接近全面自动化；哈勃太空望远镜为研究宇宙提供了前所未有的机会；美国研制的探路者小车胜利的完成了火星表面的实地探测。近几十年来，随着电子计算机技术的发展和应用，在宇宙航空、导弹制导等高科技领域中，自动控制技术起了关键的作用。在日常的的工业控制甚至是家庭常用的各种生活用品中，自动控制技术都无处不在。在控制技术需求推动下，控制理论本身也取得了显著的进步。从线性近似到非线性系统的研究取得了新的成就。借助微分几何的固有非线性框架来研究非线性系统的控制，已成为目前重要的研究方向之一；离散事件动态系统理论的形成，扩展了对离散系统的描述和分析能

5、力。计算机的不断普及和各工具软件的不断发展，Matlab已经作为一个巨人级软件而受到人们的广泛应用。结合Matlab来分析系统的动态性能，已经成为了未来发展的趋势。武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书目录1设计意义及要求61.1设计意义61.2设计要求62设计原理82.1PI校正控制原理82.2叠加原理83主要任务103.1写控制系统微分方程103.2求Kp和KI的值103.3计算稳态误差113.3.1单位阶跃参考输入时系统稳态误差113.3.2单位斜坡参考输入时系统稳态误差113.3.3单位阶跃扰动输入时系统稳态误差123.3.4单位斜坡扰动输入时系统稳态

6、误差123.4验证程序和图形133.4.1单位阶跃参考输入时系统响应133.4.2单位阶斜坡参考输入时系统响应143.4.3单位阶跃扰动输入时系统响应153.4.4单位斜坡扰动输入时系统响应174体会和总结20参考文献21武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书1设计意义及要求1.1设计意义当今社会自动控制技术发展很快，而通过一学期对自动控制原理的学习，学校安排了这次的自动控制实习，目的在与让学生综合运用所学的知识，更好的锻炼学生的设计思维和动手设计能力。1.2设计要求一直流电机控制系统的方框图如图所示，其中Y为电机转速，为电枢电压，W为负载转矩。令电枢电压由P

7、I控制定律求取，PI表达式为：，其中e=r-y。图1直流电机控制系统的方框图要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）写出以va和W为输入的直流电机系统微分方程；（2）试求kP和kI的值，使闭环系统的特征方程的根包括；（3）计算在单位阶跃参考输入、单位斜坡参考输入、单位阶跃扰动输入、单位斜坡扰动输入时系统的稳态误差；16武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书（1）用Matlab验证上述答案，并给出系统响应曲线；(5)对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析的过程，附Matlab源程序或Simulin

8、k仿真模型