《某旋壓機(jī)電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)說明書1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《某旋壓機(jī)電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)說明書1（14頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書（論文）Harbin Institute of Technology課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱： 自動(dòng)控制原理 設(shè)計(jì)題目： 某旋壓機(jī)電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓 名： 院 （系）：英才學(xué)院 專 業(yè)： 班 號(hào)： 任務(wù)起至日期： 2013年 2月 25日至 2013年 3月 20日 課程設(shè)計(jì)題目：某旋壓機(jī)電液伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 系統(tǒng)固有傳遞函數(shù)為：G0(s)=0.2125s(s22502+20.51250s+1)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)要求：（1）超調(diào)量（2）調(diào)整時(shí)間 （3）速度信號(hào)V=0.5m/min時(shí)，誤差e(t) 0.05mm 設(shè)計(jì)要求與步驟：（1）

2、熟悉對(duì)系統(tǒng)的要求，查閱資料。（2）人工設(shè)計(jì)利用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)值手工繪制系統(tǒng)校正前后及校正裝置的bode圖，并確定出校正裝置的傳遞函數(shù)。驗(yàn)算校正后系統(tǒng)是否滿足性能指標(biāo)要求。（3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)利用MATLAB語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)、仿真和調(diào)試（4）確定校正裝置的電路形式及其參數(shù)（5）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。具體內(nèi)容包括如下五個(gè)部分：1）設(shè)計(jì)任務(wù)書2）設(shè)計(jì)過程人工設(shè)計(jì)過程包括計(jì)算數(shù)據(jù)、系統(tǒng)校正前后及校正裝置的bode圖（在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上）,校正裝置傳遞函數(shù)、性能指標(biāo)驗(yàn)算數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程包括Simulink仿真框圖、bode圖，階躍響應(yīng)曲線，性能指標(biāo)要求的其他曲線。3）校正裝置電路圖4）設(shè)計(jì)結(jié)論5）設(shè)計(jì)后

3、的心得體會(huì) 工作計(jì)劃安排：審題，分析設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，查閱資料1天人工計(jì)算，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)3天修改并優(yōu)化設(shè)計(jì) 3天完成課程設(shè)計(jì)說明書 2天 同組設(shè)計(jì)者及分工：無 指導(dǎo)教師簽字_ 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字_ 年 月 日*注：此任務(wù)書由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師填寫。目錄一：題目要求與背景.1.1 題目要求1.2題目背景簡介二：基于頻率響應(yīng)法的設(shè)計(jì)2.1 人工設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的未校正系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性2.1.2計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的相角裕度2.1.3計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的剪切頻率wc2.1.4為系統(tǒng)設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)2.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)2.2.1被控對(duì)象仿真2.2.2控制器的設(shè)計(jì)2.2

4、.3對(duì)校正后開環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.4對(duì)控制器的開環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.5對(duì)校正后閉環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.6 對(duì)校正系統(tǒng)評(píng)估2.3 校正裝置電路圖三：基于根軌跡法的設(shè)計(jì)3.1人工設(shè)計(jì)3.1.1 原系統(tǒng)根軌跡圖3.1.2 期望主導(dǎo)極點(diǎn)3.1.3控制器的設(shè)計(jì)3.1.4 校正后系統(tǒng)仿真分析四：設(shè)計(jì)總結(jié)五：心得體會(huì)六：參考文獻(xiàn)七：附錄：一：題目要求與背景1.1 題目要求技術(shù)要求：p25%；;ts0.25s；速度信號(hào)V=0.5m/min時(shí)，誤差e(t) 0.05mm;系統(tǒng)固有傳遞函數(shù)為：G0(s)=0.2125s(s22502+20.51250s+1) 1.2題目背景簡介電液伺服控制起源于主要在軍事工程領(lǐng)域發(fā)展起來

5、的電液控制技術(shù)，而電液比例控制技術(shù)，是針對(duì)伺服控制存在的諸如功率損失大、對(duì)油液過濾要求苛刻、制造和維護(hù)費(fèi)用高。而它提供的快速性在一般工業(yè)設(shè)備中又往往用不著的情況，在近30多年迅速發(fā)展起來的介于普通通斷開關(guān)控制與伺服控制之間的新型電液控制技術(shù)分支。除了模擬式電液比例元件外，早在20世紀(jì)60年代人們就開始注意數(shù)字式或脈沖式比例元件的開發(fā)。這類元件的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)介質(zhì)污染不敏感，工作可靠，重復(fù)精度高，成批產(chǎn)品的性能一致性好。其主要缺點(diǎn)是由于按載頻原理實(shí)現(xiàn)控制，故控制信號(hào)的頻寬較模擬器件低。數(shù)字式電液比例元件的電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器，主要是步進(jìn)馬達(dá)和按脈沖方式工作的動(dòng)鐵式或動(dòng)圈式力馬達(dá)。數(shù)字式電液比例系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一

6、個(gè)電液數(shù)/模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或載頻調(diào)制系統(tǒng)。其控制分辨精度取決于每一脈沖的當(dāng)量步長或調(diào)制精度。最近迅速發(fā)展起來的高速開關(guān)閥，為比例閥的先導(dǎo)控制提供了一種新型的方式。這種閥的重要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快，目前正擺脫由于工作流量小而僅作為先導(dǎo)控制閥的局面，甚至更大的流量方向?qū)で髢?yōu)化結(jié)構(gòu)。第二次世界大戰(zhàn)后期，由于噴氣式飛機(jī)速度很高，因此對(duì)控制系統(tǒng)的快速性、動(dòng)態(tài)精度和功率一重量比都提出了更高的要求。1940年底，在飛機(jī)上首先出現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)。經(jīng)過20余年的發(fā)展，到了20世紀(jì)60年代，各種結(jié)構(gòu)的電液伺服閥相繼問世，電液伺服技術(shù)日臻成熟。60年代后期，各類民用工程對(duì)電液控制技術(shù)的需求顯得更加迫切與廣泛。但是，由于

7、傳統(tǒng)的電液伺服閥對(duì)流體介質(zhì)的清潔度要求十分苛刻，制造成本和維護(hù)費(fèi)用比較高昂，系統(tǒng)能耗比較大，難以為各工業(yè)用戶接受。而傳統(tǒng)的電液開關(guān)控制(斷通控制)又不能滿足高質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求。電液比例控制技術(shù)就是為適應(yīng)開發(fā)一種可靠、價(jià)廉、控制精度和響應(yīng)特性均能滿足工程技術(shù)實(shí)際需要的電液控制技術(shù)的要求，從1%0年代末以來迅速發(fā)展起來的。與此同時(shí)，還發(fā)展了工業(yè)伺服控制技術(shù)。工業(yè)伺服控制技術(shù)的主要特點(diǎn)是:在高性能伺服閥基礎(chǔ)上，增大電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出功率和適當(dāng)簡化伺服閥結(jié)構(gòu)，著重改善閥的抗污染性能，并降低制造成本。比例閥則是以傳統(tǒng)的工業(yè)用液壓閥為基礎(chǔ)，采用可靠、價(jià)廉的模擬電機(jī)械轉(zhuǎn)換器(比例電磁鐵等)和與之相應(yīng)的閥內(nèi)

8、設(shè)計(jì)，從而獲得對(duì)油質(zhì)要求與一般工業(yè)閥相同、閥內(nèi)壓力損失低、性能又能滿足大部分工業(yè)控制要求的比例控制元件。20世紀(jì)90年代中后期，一方面隨著一般工程系統(tǒng)對(duì)閉環(huán)控制要求的升溫，另一方面，客觀上整體機(jī)械加工水平的提高，系統(tǒng)抗污染能力的增強(qiáng)，而對(duì)系統(tǒng)能耗采取了區(qū)別對(duì)待的措施，以及工業(yè)伺服閥對(duì)實(shí)際系統(tǒng)適應(yīng)能力差等，在這樣的背景下，在一般比例技術(shù)與伺服技術(shù)之間，出現(xiàn)了在新的層面上吸收兩者優(yōu)勢(shì)而形成的所謂“伺服比例閥”，也稱“高頻響比例閥”(其頻響比一般比例閥高)、“閉環(huán)比例閥”(由于無零位死區(qū)，可更方便地用于任何閉環(huán)系統(tǒng))。伺服比例閥的出現(xiàn)，很快地填補(bǔ)了本來企圖用工業(yè)伺服閥發(fā)揮作用的中間地帶。這一方面使電

9、液控制系統(tǒng)在不同的三個(gè)層面上，都有相應(yīng)的實(shí)用技術(shù);另一方面使得不同層面的電液控制技術(shù)，在技術(shù)的交融、整合上跨出了一大步。二：基于頻率響應(yīng)法的設(shè)計(jì)2.1 人工設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)滿足穩(wěn)態(tài)誤差要求的未校正系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性已知數(shù)據(jù)V=0.5m/mine(t)0.05mm經(jīng)過變換，成為國際單位制V=1120m/se(t)0.0510-3m若要求e=Vkv=1120kv0.0510-3m,則需要滿足kv112012010-3=166.67按性能指標(biāo)要求試取kv=200則：G0(s)=200s(s22502+20.51250s+1)由計(jì)算得知，原系統(tǒng)剪切頻率wc0=217 rads相角裕度0=15.42.

10、1.2計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的相角裕度已知系統(tǒng)要求超調(diào)量p25%由經(jīng)驗(yàn)公式可知： p=0.16+0.4(1sin 1) ;可求得Mr=1sin=1.25即=53.13。2.1.3計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的剪切頻率wc由于1Mr1.8，可以使用下述經(jīng)驗(yàn)公式： wc=ts2+1.5Mr-1+2.5Mr-12=31.81rad/s求得： wc=31.81rads；2.1.4為系統(tǒng)設(shè)計(jì)校正環(huán)節(jié)對(duì)比原系統(tǒng)參數(shù)及預(yù)定要求的參數(shù)結(jié)果如下：未經(jīng)校正的系統(tǒng)wc0=217 rads0=15.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求即校正后系統(tǒng)wc=31.81rad/s=53.13對(duì)比分析得知，此時(shí)的系統(tǒng)是在原系統(tǒng)滿足穩(wěn)態(tài)誤差的設(shè)計(jì)要求后，相角裕度不滿足

11、設(shè)計(jì)要求，并且剪切頻率wc遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求，因此采用串聯(lián)遲后校正。進(jìn)行校正系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：1.在G0jw的相頻特性找出如下頻率：G0jw=-180+=-180+53.13+10=-116.87這一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的頻率將作為校正后的剪切頻率。2.在G0jw的幅頻特性上找到wc所對(duì)應(yīng)的幅值20lg|G0jw|。在Bode圖上找到G0jw=-116.87處，有wc1=35rads3.為使校正后在wc的幅頻特性為0dB,應(yīng)有20log=20lg|G0jc|20log=15.2求出校正環(huán)節(jié)=5.75444.為了減小串聯(lián)遲后校正對(duì)系統(tǒng)相角裕度的影響，要求校正環(huán)節(jié)wc處的遲后相移在5-10以下。確定校正環(huán)節(jié)參數(shù)和T=10wc1=0.2857T=1.6445.確定串聯(lián)遲后環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為：2.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)2.2.1被控對(duì)象仿真2.2.4對(duì)控制器的開環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.3對(duì)校正后開環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.5對(duì)校正后閉環(huán)系統(tǒng)仿真2.2.6 對(duì)校正系統(tǒng)評(píng)估階躍響應(yīng)曲線：調(diào)整時(shí)間超調(diào)量：穩(wěn)態(tài)誤差：2.3 校正裝置電路圖