自动控制原理课程设计--红外目标背景仿真装置中定向镜俯仰系统的

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1、A-2课程设计说明书（论文）课程名称：自动控制原理设计题目：显示臂小车垂直伺服控制系统设计与仿真院系：航天学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：~22~A-2目录红外目标背景仿真装置中定向镜俯仰系统的设计与仿真51．系统的人工设计51.1电机系统模型的建立及仿真51.2.系统性能指标61.3.期望频率法校正函数71.4.校正环节传递函数的设计71.5.前馈环节的设计102.计算机仿真122.1.matlab建模122.2.simulink仿真153.校正装置电路设计173.1系统的校正框图173.

2、2元器件参数173.3校正电路20~22~A-2自动控制原理课程设计书设计题目：控制系统的设计与仿真（A-2）1．已知控制系统直流电机主要参数如下：（红外目标背景仿真系统中定向镜系统中的俯仰系统）电机转动惯量Jm=0.036gf.cm.s2负载转动惯量Jl=0.036gf.cm.s2电机转矩灵敏度Ke=454.5gf.cm/A电磁时间常数Ts=0.052电机电枢电阻Ra=8.82Ω2．性能指标（1）开环放大倍数（2）剪切频率（3）相位裕度（4）谐振峰值（5）超调量σp20%（6）过渡过程时间ts≤0.2

3、s（7）角速度θ=2.62rad/s（8）角加速度θ=10.5rad/s（9）稳态误差ess=0.5mrad3．设计要求和步骤（1）设计系统，满足性能指标。（2）人工设计。绘制系统校正前后以及校正装置bode图，并确定校正装置的传递函数。验算校正系统是否满足指标要求。（3）计算机辅助设计利用matlab语言对系统进行辅助设计、仿真、调试。（4）确定校正装置的电路形式、参数。（5）撰写设计报告。具体包括以下几个方面：1）设计任务书2）设计过程人工设计包括计算数据、系统校正前后以及校正装置bode图、校正装

4、置传递函数、性能指标验算数据。计算机辅助设计包括simulink仿真框图，bode图，阶跃响应曲线，性能指标要求的其他曲线。3）校正装置电路图。4）设计结论。5）设计后的心得体会。~22~A-2哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：皮永江院（系）：航天学院专业：自动化班号：任务起至日期：2014.02.17~2014.03.20课程设计题目：红外目标背景仿真装置中定向镜俯仰系统编号：A-2已知技术参数和设计要求：1．已知控制系统直流电机主要参数如下：（1）电机转动惯量Jm=0.036gf.cm.s2（2）负

5、载转动惯量Jl=0.036gf.cm.s2（3）电机转矩灵敏度Ke=454.5gf.cm/A（4）电磁时间常数Ts=0.052（5）电机电枢电阻Ra=8.82Ω2．性能指标A（1）开环放大倍数（2）剪切频率（3）相位裕度（4）谐振峰值（5）超调量20%（6）过渡过程时间ts≤0.2s（7）角速度θ=2.62rad/s（8）角加速度θ=10.5rad/s（9）稳态误差ess=0.5mrad~22~A-2工作量：(1)根据电机参数建立传递函数模型；(2)人工设计利用半对数坐标值手工绘制系统校正前后及校正装置

6、的Bode图，并确定出校正的装置传递函数；(3)计算机辅助设计用MATLAB进行仿真调试。确定校正装置的电路形式及参数，撰写实验报告。工作计划安排：1、根据所给动态参数参数确定静态参数，求出传递函数，求出相应指标，确定矫正方法。2、逐步校正，最终达到设计要求。3、设计电路图。4、撰写实验报告。同组设计者及分工：无指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导教师填写~22~A-2红外目标背景仿

7、真装置中定向镜俯仰系统的设计与仿真编号：A-21．系统的人工设计1.1电机系统模型的建立及仿真对于直流电机的简化模型有如下动态关系式：表格1直流电机动态关系式表Tem=KtIa(t)Ωs=1JS(Tems-Tc(s))Eat=Keω(t)Tems=KtIa(s)Tem=Jdω(t)dt+Tc(t)Ias=1Ls+Ra(Uas-Ea(s))Uat=LadIa(t)dt+RaIat+Ea(t)Eas=KeΩs假设系统的阻力矩为0，则直流电机的传递函数为：Ω(s)Ua(s)=1Keτeτms2+τms+1τe

8、=LRa=0.052sτm=RaJKeKt=0.4423s1Ke=22AN﹒m综上所述，电机系统控制模型为：θ(s)Ua(s)=1s﹒220.023s2+0.4423s+1电机系统传递函数的bode图如下：~22~A-2由电机系统的bode图可以知道，系统的剪切频率ωc≈7.5rad/s，那么相角裕度γ=180。-tan0.4423*7.51-0.023*7.52-90。≈5。1.2.系统性能指标性能指标A给定的技术参数如下：1.超调量：σ