自动控制原理—直流电机PI控制器参数设计

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:直流电机PI控制器参数设计初始条件：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，v为电枢a电压，W为负载转矩。令电枢电压由PI控制定律求取，PI表达式为：tv(kekedt)，其中e=r-y。apI0W1500-+eva+1RYD600s60-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R为输入的直流电机控制系统微分方程；（2）计算W到Y的传递函数；（3）试求kP和kI的值，使闭环系统的特征方程的根包括6060j；（4）分析在单位阶跃参考输

2、入、单位斜坡参考输入时系统的跟踪性能；（5）在Matlab中画出上述系统响应，并以此来证明（4）的分析结论。（6）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处标准书写。时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料2分析、计算3编写程序2撰写报告2论文答辩1指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要控制理论经过数十年的发展,并伴随计算技术的快速发展,如今已经形成相当成熟的理论,并在各个行业和领域得到广泛的应用。本文所述的直流电机的PI控制就是其一方面的应用，文中将结合

3、实例分析PI控制系统对单位阶跃和单位斜坡输入的响应，计算其动态和跟踪性能。完成上述工作需借助功能强大的数学计算软件ＭＡＴＬＡＢ，精确模拟系统的响应。关键词：ＰＩ控制ＭＡＴＬＡＢ目录1系统结构分析..............................................................12数学模型..................................................................22.1PI模型建立..............................................

4、..............22.2单位反馈传递函数......................................................22.3扰动下的非单位反馈闭环传递函数........................................22.4参数计算..............................................................33动态跟踪性能分析..........................................................43.1比例积分控制

5、的分析方法................................................43.2单位阶跃参考输入......................................................43.3单位斜坡参考输入......................................................54数学仿真与验证............................................................74.1MATLAB中连续系统模型表示方法............

6、..............................74.2单位阶跃输入时的动态性能..............................................74.3单位斜坡输入时的动态性能..............................................85心得体会.................................................................11参考文献........................................................

7、...........12直流电机PI控制器参数设计1系统结构分析1.1系统结构如下图W1500-+eva+1RYD600s60-图1-1直流电机PI控制结构图系统组成为比例积分环节、比例环节、惯性环节和单位负反馈，在比例环节与惯性环节之间加入扰动信号比较点。其中，比例环节与惯性环节是系统部可变部分。扰动信号输入时也经过一个比例环节。12数学模型2.1PI模型建立由设计要求可以得出，tv(kekedt)apI0其中e=r-y。故做拉氏变换可得D的表达式：KIsKpIKDK+pss2.2单位反馈传递函数无扰动输入情况下，由控制系统和比例积