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时间:2018-08-03
《2012春自动控制系统课设题目》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、自动控制系统课程设计题目题目1:已知一光源自动跟踪系统,利用帆板上一对光敏元件检测光能,当帆板偏离光源时,光敏元件产生电压差并通过放大后驱动电机转动,使太阳能帆板对准光源,如图示,其中,电机电枢总电阻Ra=1.75欧,总电感La=2.83mH,电机转子旋转产生的电动势Uv=Kv*W,Kv=0.093,w为转子角速度;电动机产生的电磁力矩为T=Kt*I,Kt=0.09;电动机及负载的转动惯量J=30e-6;阻力矩为TL=B*w,其中B=0.005。要示:1)分析系统工作过程,建立数学模型,并画出结构图。所用公式:
2、其中,输入信号为电压U,输出信号为角频率w2)系统跟踪阶跃响应的时间为0.5秒,超调量为小于5%,设计校正系统题目2:下面为单闭环直流调速系统原理图其中,A为放大器,GT为触发装置,UPE为晶闸管三相桥式整流装置,M为被控的直流电动机,TG为测速发电机,Un*为给定电压信号,Un为反馈信号,Uc为控制信号,Ud为电动机电枢电压,Id为电枢电流,n为电动机转速。已知,放大器A的放大倍数是Ka=21,GT和UPE总的传递函数为,电动机的传递函数为,反馈环节可看做一个比例环节,比例系数为Ktg=0.02。要求:设计调
3、节器,使得系统稳定,并有足够好的动态性能,超调量小于20%,调节时间小于1s。题目3:磁盘驱动器必须保证磁头的精确位置,并减小参数变化和外部振动对磁头定位造成的影响。作用于磁盘驱动器的扰动包括物理振动、磁盘转轴轴承的磨损和摆动,以及元器件老化引起的参数变化等。下图为磁盘驱动器示意图和磁头控制系统框图:已知被控制对象(电机和驱动臂)的传递函数为,传感器传递函数H(s)=1。要求:设计控制器Gc(s),使系统稳定,并满足调节时间小于0.5s,超调量小于10%。题目4:火星漫游车转向控制:1997年7月4日,以太阳能
4、为动力的“逗留者”号火星漫游车在火星上着陆,全车重10.4KG,可由地球上发出的路径控制信号实施遥控。车上的两组车轮以不同的速度运行,以便实现整个装置的转向。上图为火星漫游车转向控制系统框图,G(s)为动力传动系统与漫游车的传递函数,为,反馈H(s)=1。要求:设计校正装置,选择合适的K1的值,在确保系统稳定的条件事,使系统对斜坡输入的稳态误差小于或等于输入指令幅度的24%。题目5:一种采用电磁力驱动的磁悬浮列车的构造如下:其运行速度可达480km/h,载客量为400人。但是磁悬浮列车的正常运行需要在车体与轨道
5、之间保持0.635cm的气隙。设车体与悬浮线圈的传递函数为,系统为单位负反馈,试设计校正装置Gc(s),要求:系统稳定,对单位阶跃输入的稳态跟踪误差为零,系统的动态性能较好。(气隙为被控变量)y轴z轴题目6:雕刻机控制系统如图:X轴其x轴方向配有两台驱动电机,用来驱动雕刻针运动,另外还各有一台单独的电机用于在y轴和z轴方向驱动雕刻针。雕刻机x轴方向位置控制系统中,其电机、螺杆、雕刻针支撑杆整体的传递函数为,单位负反馈。设计控制器,要求:系统相位裕度为40左右,超调量小于25%,调节时间小于15s。题目7:遥控侦
6、察车速度控制:一种用于联合国维和使命的遥控侦察车,由无线电指令传递给侦察车,其传递函数为,反馈为单位负反馈。设计校正装置,使系统的调节时间小于5s,超调量小于45%,稳态误差小于15%。题目8:转子绕线机控制系统: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。采用自动绕线后,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。已经系统的传递函数为,设计控制器,要求:系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10%,超调量在10%左右,调节时间为3s左右。题目9:已经汽车点火系统中有一个单
7、位负反馈子系统,其开环传递函数为,设计校正装置,使系统稳定,并满足调节时间小于2s,超调量小于10%。题目10:MANUTEC机器人具有很大的惯性和较长的手臂:其机械臂的动力学特性可以表示为:,系统为单位负反馈,要求设计控制器,满足系统阶跃响应的超调量小于20%,上升时间小于0.5s,调节时间小于1.2s(误差带2%),静态速度误差系统大于等于10。题目11:双手协调机器人:两台机械手相互协作,试图装一根长杆插入另一个物体中去。已知单个机器人关节的反馈控制系统为单位反馈控制系统,被控对象为机械臂,其传递函数为,
8、要求设计校正网络(至少两种方法),使系统在单位斜坡输入时的稳态误差小于0.0125,单位阶跃响应的超调量小于25%,调节时间小于3s。题目12:机器人和视觉系统:移动机器人利用摄像系统来观测环境信息。已知机器人系统为单位反馈系统,被控对象为机械臂,其传递函数为:,试设计PID调节器使系统阶跃响应的稳态误差为零,超调量不大于5%,调节时间小于6s(误差带2%)。题目13:大型天线可以用来
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