题目：天线接收卫星信号的PID研究
摘要PID控制器是目前工业过程控制中，应用最广泛的工业控制器之一。本篇文章以大型天线接收卫星信号，跟踪卫星运动系统为基础构造数学模型，设计PID控制器进行控制并进行MA TLAB仿真。
ABSTRACT PID controller is the industrial process control, one of the most widely used industrial controller. This article to the large antenna for receiving satellite signal, tracking satellite motion system based on structure mathematical model, design of PID controller and MA TLAB simulation
关键词关键词一：卫星信号; 关键词二：准确定向; 关键词三：PID控制器; 关键词四：matlab仿真; 关键词五
引言：
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t）与输出u (t）的关系为：u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]，其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数
INTRODUCTION：
The automatic control technology is based on the notion of feedback. Feedback theory consists of three parts: measurement, comparison and implementation. Measurement of variables of interest, and expected value are compared, with the error correction control system response. PID controller by proportional unit (P ), integral unit ( I ) and differential unit ( D ). The input and output e ( T ) U ( T ) relationship is: u (T) =kp[e ( T ) +1/TI∫ e ( T ) dt+TD*de ( T ) /dt] type integral limits were 0 and T, so its transfer function : G ( s ) =U ( /E ( s ) s ) =kp[1+1/ ( TI*s ) +TD*s], where KP is proportional coefficient; TI integral time constant; TD differential time constant
大型天线可以接收卫星信号，为了能跟踪卫星的运动，必须保证天线的准确定向。天线指向控制系统采用电枢控制的电机驱动天线，讨论PID控制器的设计，以达到对系统的更高的品质要求。
R(s)
1．1 原系统模型参数：
没加PID调节器时的反馈系统：
单位阶跃曲线：
系统很不稳定
Bode图：
Matlab函数：
>> g=tf([10],[1 15 50 10])
Transfer function: 10 ------------------------ s^3 + 15 s^2 + 50 s + 10 >> margin(g)
-150-100
-50
M a g n i t u d e (d B )10
10
10
10
10
10
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = 37.4 dB (at 7.07 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)
Frequency (rad/sec)
幅值裕度：37.4db 穿越频率：7.07rad/sec 相角裕度：-180 截止频率：0
零极点分布图：
P ole-Zero Map
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
根轨迹：
-40
-30
-20
-100
10
20
-30-20
-10
1020
30
Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
在虚轴右侧有根轨迹图形，系统不稳定，需添加PID 调节
1．2添加PID 调节参数：
传递函数Gc(s)=Kp+Kds= Kp
PID参数整定：
使系统由Ⅰ型系统转化为Ⅱ型系统
增加开环零点
使极点尽量靠近虚轴
根据公式计算控制器参数。
0.50.125
GAIN=10
Gain=30
Gain=60
Gain=75
调出了等幅震荡
则取Km=75，整合出PID三个值
结合原系统参数
整定得PID参数得：
则添加PID后的开环函数为：
闭环函数为：
则Kp=10.01 Ki=0.1 Kd=1 Simulink仿真界面：
.
阶跃响应：可以看出，系统稳定了许多
整定后的Bode 图：
M a g n i t u d e (d B )10
-3
10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = Inf dB (at Inf rad/sec) , P m = 167 deg (at 0.439 rad/sec)
Frequency (rad/sec)
幅值裕度：无穷大 穿越频率：无穷大 相角裕度：167
截止频率：0.439rad/sec
整定前后bode 图对比：（蓝色：整定前。绿色：整定后）
Matlab 函数：
>> s=tf([10 0.1],[1 5 10 0.1])
Transfer function: 10 s + 0.1 ------------------------ s^3 + 5 s^2 + 10 s + 0.1
>> margin(s) >> hold on >> margin(g) >> grid on
-150-100
-50
50
M a g n i t u d e (d B )10
-3
10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
10
3
-270
-180
-90
P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Gm = 37.4 dB (at 7.07 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)
Frequency (rad/sec)
根轨迹图：
-6
-5-4-3
-2-101
-1.5-1
-0.5
0.51
1.5
Root Locus
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
可以看出：零极点全到了虚轴的左侧，系统稳定
2．1 有改良的PID ：（添加一前置滤波器）
可以看出：系统更加趋于平缓，甚至无震荡，超调量明显减小，很稳定Bode图：
绿色：原系统的bode图
红色：增加PID调节器的bode图
紫色：添加前置滤波器的bode图
-200-150-100-500
50M a g n i t u d e (d B
)10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
10
3
-270
-180
-90
P h a s e (d e g
)
Bode Diagram
Gm = 54 dB (at 3.16 rad/sec) , P m = -180 deg (at 0 rad/sec)
Frequency (rad/sec)
幅值裕度：54db
穿越频率：3.16rad/sec 相角裕度：-180 截止频率：0
参 考 文 献
[1] Du Z J, Yang K Z, Gu Y Y , et al. Hydrothermal preparation and microstructure analysis of silver tin oxide contact materials. J Univ Sci Technol Beijing , 2007, 29(10): 1023
（杜作娟, 杨开足, 古映莹, 等. 银氧化锡触点材料的水热制备及组织分析. 北京科技大学学报, 2007, 29(10): 1023）
[2] Araki H, Saji S, Okabe T, et al. Solidation of mechanically alloyed Al -10.7%Ti powder at low temperature and high pressure of 2 GPa. Mater Trans JIM , 1995, 36 (3): 465
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[4] Shen C, Shi X L, Tang S G , et al. The application of dynamic control steelmaking with gas analysis in Masteel // Proceedings of China Iron & Steel Annual Meeting . Beijing, 2005: 165
(沈昶，施雄梁，汤曙光，等. 烟气分析动态控制炼钢在马钢的应用//中国钢铁年会论文集. 北京，2005:165)
[5] Wang L B. A Study on the Bars ’ Cooling Equipment and the Cooling Parameters [Dissertation]. Beijing: University of Science and Technology Beijing, 2009: 2
(王令宝. 棒材控冷设备结构及其参数研究[学位论文]. 北京: 北京科技大学，2009：2)
[6] Ni W, Zheng Y C, Guo Z N, et al. A Method of Making High Strength Structural Material with Iron Ore Tailing : China Patent, 200710177294. 2008-05-21
（倪文,郑永超,郭珍妮, 等. 一种利用铁尾矿制备高强结构材料的方法:中国专利, 200710177294. 2008-05-21）
[7] Professional Standard s Compilation Group of People’s Republic of China. SL264-2001 Specifications for Rock Tests in Water
Conservancy and Hydroelectricengineering. Beijing: China Water Power Press, 2001
(中华人民共和国行业标准编写组.SL264-001水利水电工程岩石实验规程.北京:中国水利水电出版社,2001)
注：(1) 所有非英文文献均须同时列出相应的英文．
(2)各参考文献均需列出3位作者之后，再加“等”, 页号只要起始页．
(3)会议论文集必须标明会议地点，专著必须标明出版地点和出版社．
(4) 以上分别列出：期刊、专著、会议论文、学位论文、专利、标准的著录格式．
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械原理大作业二 课程名称： 机械原理 设计题目： 凸轮机构设计 一．设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构， 1.运动规律（等加速等减速运动） 推程 0450≤≤? 推程 009045≤≤? 2.运动规律（等加速等减速运动） 回程 00200160≤≤? 回程 00240200≤≤? 三．推杆位移、速度、加速度线图及凸轮s d ds -φ 线图 采用VB 编程，其源程序及图像如下： 1.位移： Private Sub Command1_Click() Timer1.Enabled = True '开启计时器 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Static i As Single
Dim s As Single, q As Single 'i作为静态变量，控制流程；s代表位移；q代表角度 Picture1.CurrentX = 0 Picture1.CurrentY = 0 i = i + 0.1 If i <= 45 Then q = i s = 240 * (q / 90) ^ 2 Picture1.PSet Step(q, -s), vbRed ElseIf i >= 45 And i <= 90 Then q = i s = 120 - 240 * ((90 - q) ^ 2) / (90 ^ 2) Picture1.PSet Step(q, -s), vbGreen ElseIf i >= 90 And i <= 150 Then q = i s = 120 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlack ElseIf i >= 150 And i <= 190 Then q = i s = 120 - 240 * (q - 150) ^ 2 / 6400 Picture1.PSet Step(q, -s), vbBlue ElseIf i >= 190 And i <= 230 Then
《嵌入式控制系统》课程设计报告 学院 专业班级 姓名 学号 指导教师 _
目录 摘要 (4)
Abstract (4) 引言 (5) 带中断LED数码管驱动程序设计 (6) 1.设计内容 (6) 1.1 基本功能 (6) 1.2 扩展功能 (6) 1.3创新功能 (6) 2.实验设备 (6) 3.设计功能块说明 (6) 4.设计原理 (7) 4.1 LED发光原理 (7) 4.2 八位LED显示器 (8) 5. 实验步骤 (8) 5.1 驱动程序加载 (8) 5.2 添加控件 (8) 5.3基本功能的实现 (9) 5.4 使用指南 (10) 6. 实验结果 (10) 6.1 基本功能实现结果 (10) 6.2 LED数码管清零功能实现结果 (11) 6.3 中断计数功能实现结果 (12) 6.4 频率设置功能实现结果 (13) 7. 心得体会 (14) 附录 (16)
摘要 通过嵌入式控制系统课程的学习并结合本次课程设计，了解嵌入式系统的开发方法和流程，熟悉Intel XScale硬件平台及其应用处理机的使用方法，熟悉Windows CE嵌入式系统的基本原理、概念。能针对Intel XScale硬件平台、应用需求自行定制、优化WinCE操作系统，并独立编写可在Intel XScale嵌入式设备上运行的应用程序。 本课程设计主要实现了LED数码管的驱动程序，中断计数功能、LED显示清零功能、LED 数字显示频率设置的功能。 关键字：WINCE 中断数码管驱动 Abstract Learning Embedded Control Systems and combining the curriculum design can help us understand the Embedded Control Sy stems’ development methods and processes, and be familiar with Intel XScale Hardware platform and its usage. Know well the basic principles and concepts about WINCE. Design and optimize Windows Embedded Compact and compose Application software program that can operate on the Intel XScale Hardware platform. The main achievement of the curriculum design are drivers for LED, Interrupt Count, clean the results of the LED and set up the display frequency of the LED. Key words: WINCE Interrupt Digital Driving
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
审定成绩： 自动控制原理课程设计报告 题目：单位负反馈系统设计校正 学生姓名姚海军班级0902 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500070 指导老师杜健嵘 设计时间2011-12-10
目录一设计任务 二设计要求 三设计原理 四设计方法步骤及设计校正构图五课程设计总结 六参考文献
一、 设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计，使系统满足如下动态和静态性能： (1) 相角裕度0 45 ≥γ ； (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差05.0＜ss e ； (3) 系统的剪切频率s /rad 3＜c ω。 二、设计要求 （1） 分析设计要求，说明校正的设计思路（超前校正，滞后校正或滞后－超前 校正）； （2） 详细设计（包括的图形有：校正结构图，校正前系统的Bode 图，校正装 置的Bode 图，校正后系统的Bode 图）； （3） 用MATLAB 编程代码及运行结果（包括图形、运算结果）； （4） 校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计原理 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式，控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式，这种方式经济，且设计简单，易于实现，在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出，因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
科技大学 自动控制原理课程设计 学院： 班级： 学号： 指导教师： ：
目录 一．引言 (3) 二．系统模型的建立 (3) 三．系统控制的优化 (6) 3.1 PID调节参数的优化 (7) 3.2 积分分离PID的应用 (10) 四，结语 (13)
双轮自平衡智能车行走伺服控制算法摘要：全国第八届“飞思卡尔”智能汽车大赛已经结束。光电组使用大赛提供的D车模，双轮站立前进，相对于以前的四轮车，双轮车的控制复杂度大大增加。行走过程中会遇到各种干扰，经过多次的实验，已经找到了一套能够控制双轮车的方法。双轮机器人已经广泛用于城市作战，排爆，反恐，消防以及空间消防等领域。实验使用单片机控制双电机的转速,达到了预期的效果。 关键词:自平衡;智能;控制算法 Motion Servo Control Algorithm for Dual Wheel Intelligent Car Abstract: The 8th freescale cup national Intelligent Car competition of has been end.The led team must used D car which has only 2tires.It is more difficult to control prefer to control A car which has 4tires.There is much interference on the track. A two-wheeled robots have been widely used in urban warfare, eod, counter-terrorism, fire control and space fire control and other fields。We has searched a good ways to control it.We used MCU to control the speed of motors and get our gates. Key Words: balance by self; intelligent; control algorithm 一．引言 双轮自平衡车是智能汽车中一个重要的组成部分。由于其是两轮站立，在很多场合有比四轮车更灵活，更方便控制的特点。基于双轮车的机器人已经用于在城市作战，排爆，反恐，消防，空间探测等领域。 双轮自平衡车的控制过程与倒立摆相似。本次研究主要是对双轮车直立的研究。由于车在前进过程中还可能遇到弯道和路障，所以本文还对整个系统的稳定性做了比较深入的研究。在理论证明正确的前提下，再次进行仿真验证，仿真验证的结果与实验结果相符合。二．系统模型的建立 智能汽车竞赛使用的是D车模。D 车模是双电机，双轮的车模。单电机 控制双轮时可以满足车身保持平衡和 前进的要求，而之所以使用双电机是 为了前进过程中转弯的需要。本文只 讨论跟直立和干扰有关的容，鉴于此，本文余下容默认是单电机控制的车模。自平衡车在没有电机控制的情况下属 于不稳定系统，在极小的干扰下，就 会偏离平衡位置而失去平衡。因此， 控制系统必须使用反馈控制。图1是 站立在赛道上的双轮车模。
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 设计时间：2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制
目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献
一、设计题目 《自动控制原理》课程设计（简明）任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业（4-6班）本科学生用 引言：《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目：Ｉ型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明： 该Ｉ型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中：Ｒ＝1MΩ；C =1uF；R0=41R 三系统参量：系统输入信号：x(t)； 系统输出信号：y(t)；
四设计指标： 设定：输入为x(t)=a×1（t）（其中：a=5） 要求动态期望指标：M p﹪≤20﹪；t s≤4sec； 五基本要求： a)建立系统数学模型——传递函数； b)利用根轨迹方法分析和综合系统（学号为单数同学做）； c)利用频率特性法分析和综合系统（学号为双数同学做）； d)完成系统综合前后的有源物理模拟（验证）实验； 六课程设计报告： 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告； 2.报告内容包括：课程设计的主要内容、基本原理； 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程，包括： （1）课程设计计算说明书一份； （2）原系统组成结构原理图一张（自绘）； （3）系统分析，综合用精确Bode图一张； （4）系统综合前后的模拟图各一张（附实验结果图）； 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺； 6.封面装帧成册。
机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图
三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-==
j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2;
北京科技大学 软件课程设计报告——C语言 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期： 1
目录 1设计内容 (3) 2应用程序总体分析与设计 (3) 3应用程序各功能模块分析与设计 (4) 3.1功能模块 (4) 3.1.1服务器端 (4) 3.1.2客户端 (4) 3.2模块流程图 (4) 3.2.1服务器端流程图 (4) 3.2.2客户端流程图 (6) 3.3程序结构图 (8) 4程序测试 (8) 4.1测试过程 (8) 4.1.1VS2010截图 (8) 4.2测试结果 (9) 4.2.1服务器端截图 (9) 4.2.2客户器端截图 (9) 5程序文档 (10) 5.1使用说明 (10) 5.2程序说明 (10) 6程序源代码 (11) 6.1客户端： (11) 6.2服务器端 (14) 2
1设计内容 通过c语言编程实现一个局域网聊天的程序，包括服务器端程序和客户端的程序，该程序能够实现两台主机之间或多台主机之间的基本通信。 2应用程序总体分析与设计 该程序包括两个部分，一个是服务器端，另一个是客户端。由于程序要实现两台或多台主机之间的相互通信，这就涉及到了利用c语言进行网络编程。还有两台或者多台主机之间的网络通信需要用到通信协议，而TCP/IP有两种不同的通信协议，即面向有连接的TCP 通信协议和面向无连接的UDP通信协议。教学要求掌握TCP通信的原理。所以选择TCP通信协议进行多台主机之间的连接。 服务器端的实现过程： 1、初始化Windows Socket 2、创建一个监听的Socket 3、设置服务器地址信息，并将监听端口绑定到这个地址上 4、开始监听 5、接受客户端连接 6、和客户端通信 7、结束服务并清理Windows Socket和相关数据，或者返回第4步 客户端实现的过程： 1、加载套接字库 2、创建套接字 3、请求连接服务器 4、发送数据/接收数据 5、关闭套接字 6、卸载所加载的套接字库。 3
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
Harbin Institute of Technology 机械原理大作业（一） 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机电工程学院 班级： 设计者： 学号： 指导教师：
一、题目（13） 如图所示机构，已知各构件尺寸：Lab=150mm;Lbc=220mm;Lcd=250mm;Lad=300mm;Lef=60mm;Lbe=110mm;EF⊥BC。试研究各杆件长度变化对F点轨迹的影响。 二、机构运动分析数学模型 1.杆组拆分与坐标系选取 本机构通过杆组法拆分为： I级机构、II级杆组RRR两部分如下：
2.平面构件运动分析的数学模型 图3 平面运动构件（单杆）的运动分析 2.1数学模型 已知构件K 上的1N 点的位置1x P ,1y P ，速度为1x v ,1Y v ，加速度为1 x a ，1y a 及过点的1N 点的线段12N N 的位置角θ，构件的角速度ω，角加速度ε，求构件上点2N 和任意指定点3N （位置参数13N N ＝2R ，213N N N ∠＝γ）的位置、 速度、加速度。 1N ，3N 点的位置为： 211cos x x P P R θ=+ 211sin y y P P R θ=+ 312cos()x x P P R θγ=++ 312sin()y y P P R θγ=++ 1N ，3N 点的速度，加速度为： 211211sin ()x x x y y v v R v P P ωθω=-=-- 211121sin (-) y y y x x v v R v P P ωθω=-=- 312131sin() () x x x y y v v R v P P ωθγω=-+=--312131cos()() y y y x x v v R v P P ωθγω=-+=-- 2 212121()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 2 212121()() y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2313131()()x x y y x x a a P P P P εω=---- 23133(1)(1) y y x x y y a a P P P P εω=+--- 2.2 运动分析子程序 根据上述表达式，编写用于计算构件上任意一点位置坐标、速度、加速度的子程序如下： 1>位置计算 function [s_Nx,s_Ny ] =s_crank(Ax,Ay,theta,phi,s) s_Nx=Ax+s*cos(theta+phi); s_Ny=Ay+s*sin(theta+phi); end 2>速度计算 function [ v_Nx,v_Ny ] =v_crank(s,v_Ax,v_Ay,omiga,theta,phi) v_Nx=v_Ax-s*omiga.*sin(theta+phi); v_Ny=v_Ay+s*omiga.*cos(theta+phi); end 3>加速度计算 function [ a_Nx,a_Ny ]=a_crank(s,a_Ax,a_Ay,alph,omiga,theta,phi) a_Nx=a_Ax-alph.*s.*sin(theta+phi)-omiga.^2.*s.*cos(theta+phi);
实验三 利用MATLAB 进行时域分析 一、实验目的 (1) 学会使用MA TLAB 编程绘制控制系统的单位阶跃响应曲线； (2) 研究二阶控制系统中，ξ、ωn 对系统动态特性和时域指标的影响； (3) 掌握准确读取动态特性指标的方法； (4) 分析二阶系统闭环极点和闭环零点对系统动态性能的影响； (5) 研究三阶系统单位阶跃响应及其动态性能指标与其闭环极点的关系； (6) 研究闭环极点和闭环零点对高阶系统动态性能的影响； (7) 了解高阶系统中主导极点与偶极子的作用； (8) 了解系统阶跃响应、脉冲响应和斜坡响应输出曲线之间的联系与差别。 二、实验原理及内容 1. 求系统的特征根 若已知系统的特征多项式D (s)，利用roots ( ) 函数可以求其特征根。若已知系统的传递函数，利用eig ( ) 函数可以直接求出系统的特征根。 2、求系统的闭环根、ζ和ωn 函数damp ( ) 可以计算出系统的闭环根、ζ和ωn 。 3、零极点分布图 可利用pzmap()函数绘制连续系统的零、极点图，从而分析系统的稳定性，调用格式为： pzmap(num,den) 【范例3-1】给定传递函数: 2 72436 4523)(2 345234+++++++++=s s s s s s s s s s G 利用下列命令可自动打开一个图形窗口，显示该系统的零、极点分布图，如图3- 所示。 >> num=[3,2,5,4,6]; den=[1,3,4,2,7,2]; pzmap(num,den) title(1Pole-Zero Map1) % 图形标题。
图3- 1 MATLAB 函数零、极点分布图 4、求系统的单位阶跃响应 step ( ) 函数可以计算连续系统单位阶跃响应（impulse( ) 函数可以计算连续系统单位脉冲响应）： step (sys) 或step ( sys , t ) 或step (num , den) 函数在当前图形窗口中直接绘制出系统的单位阶跃响应曲线，对象sys 可以由tf ( )，zpk ( ) 函数中任何一个建立的系统模型。第二种格式中t 可以指定一个仿真终止时间，也可以设置为一个时间矢量（如t ＝0 : dt : Tfinal ，即dt 是步长，Tfinal 是终止时刻）。 如果需要将输出结果返回到MA TLAB 工作空间中，则采用以下调用格式： c=step(sys) 此时，屏上不会显示响应曲线，必须利用plot()命令查看响应曲线。plot 可以根据两个或多个给定的向量绘制二维图形。 【范例3-2】已知传递函数为：25 425 )(2++= s s s G 利用以下MATLAB 命令可得阶跃响应曲线如图3- 所示。 >> num=[0,0,25]; den=[1,4,25]; step(num,den) grid % 绘制网格线。 title(1Unit-Step Response of G(s)=25/(s^2+4s+25) 1) % 图像标题
一、课程设计的目的与要求 本课程为《自动控制原理》的课程设计，是课堂的深化。 设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB 成为学生的基本技能，熟悉MATLAB 这一解决具体工程问题的标准软件，能熟练地应用MATLAB 软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题，并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具，并掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 通过此次计算机辅助设计，学生应达到以下的基本要求： 1.能用MATLAB 软件分析复杂和实际的控制系统。 2.能用MATLAB 软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。 3.能灵活应用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能。 二、设计正文 1．控制系统的数学建模 相关知识： 研究一个自动控制系统，单是分析系统的作用原理及其大致的运动过程是不够的，必须同时进行定量的分析，才能作到深入地研究并将其有效地应用到实际工程上去。这就需要把输出输入之间的数学表达式找到，然后把它们归类，这样就可以定量地研究和分析控制系统了。 1．有理函数模型 线性系统的传递函数模型可一般地表示为： m n a s a s a s b s b s b s b s G n n n n m m m m ≥++???++++???++= --+- )(11 11 1 21 (1) 将系统的分子和分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入给两个变量num 和den ，就可以轻易地将传递函数模型输入到MATLAB 环境中。命令格式为： ],,,,[121+???=m m b b b b num ; （2） ],,,,,1[121n n a a a a den -???=; （3） 在MATLAB 控制系统工具箱中，定义了tf() 函数，它可由传递函数分子分母给
北京科技大学参数检测实验报告全
实验六工业热电偶的校验 摘要：本实验重在了解热电偶的工作原理并通过对热电偶进行校正验证镍铬热电偶的准确性并了解补偿导线的使用方法。 关键词：热电偶校正标准被校补偿导线 1 引言 （1）实验目的 1．了解热电偶的工作原理、构造及使用方法。了解热电势与热端温度的关系。了解对热电偶进行校正的原因及校正方法，能独立地进行校正实验和绘制校正曲线。 2．了解冷端温度对测量的影响及补偿导线的使用方法。 3．通过测量热电势掌握携带式直流电位差计的使用方法。 （2）实验设备 1．铂铑－铂热电偶（标准热电偶）１支 ２．镍铬－镍硅热电偶（被校正热电偶）１支 3．热电偶卧式检定炉（附温度控制器）１台 4．携带式直流电位差计 1台 5．酒精温度计 1支 6．广口保温瓶 1个 7．热浴杯及酒精灯各1个 2 内容 1．了解直流电位差计各旋钮、开关及检流计的作用，掌握直流电位差计的使用方法。 2．热电偶校正 （１）实验开始，给检定炉供电，炉温给定值为400oC。当炉温稳定后，用电位差计分别测量标准热电偶和被校正热电偶的热电势，每个校正点的测量不得少于四次。数据记录于表6－１。 （２）依次校正600oC、 800oC、 1000oC各点。 （３）将测量电势求取平均值并转换成温度，计算误差，根据表6－３判断被热电偶是否合格。绘制校验曲线。 3．热电偶冷端温度对测温的影响及补偿导线的使用方法。 （１）1000oC校正点作完后，保持炉温不变。测量热浴杯中的水温，然后用电位差计分别测量镍铬－镍硅热电偶未加补偿导线和加补偿导线的热电势。数据记录于表6－２中。 （２）用酒精灯加热热浴杯，当水温依次为30oC、 40oC、 50oC时，用电位差计分别测量镍铬－镍硅热电偶未加补偿导线和加补偿导线的热电势。数据记录于表6－２中。 （３）用铂铑－铂热电偶测量炉温，检查实验过程中炉温是否稳定，分析若炉
机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2
电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实 现。设带传动的传动比为i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、 7、8 9和10为角度变位齿轮，其齿数: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙
系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
EDA课程设计报告 题目彩灯循环闪烁电路的仿真学院自动化 专业班级自 姓名 学号 成绩 2014年12月
1、设计目的 (3) 2、设计原理 (3) (3) 3、单元电路的设计与仿真 (3) 3.1时钟脉冲产生电路 (3) 3.2计数器电路的设计与仿真 (5) 3.3译码和显示电路的设计 (6) 4、总体电路仿真 (7) 5、总结与收获 (9)
1、设计目的 1）彩灯能够自动循环闪烁 2）彩灯循环显示且频率快慢可调。 3）该控制电路具有8路输出。 2、设计原理 彩灯循环闪烁电路的工作原理采用555定时器连接成多谐振荡器产生频率产生连续可调的时钟脉冲信号，然后将时钟信号输出通过计数器接受。然后，经过八进制加法计数器的计数实现循环功能。最后，通过译码器译码实现循环灯亮。 该电路主要分为三个模块，多谢振荡器模块、八进制加法计数器电路模块、译码器与彩灯电路模块。其结构框图如图1所示。 图1 彩灯循环闪烁电路的设计框图 3、单元电路的设计与仿真 3.1时钟脉冲产生电路 时钟脉冲产生电路由555定时器和外接元件R1、R2、R3、C1和C2构成多谐振荡器。管脚THR与管脚TRI直接相连。图2为，产生电路模块。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号。利用电源通过R1、R2向C1充电，以及C1通过R2、R3向放电端DIS放电，使电路产生震荡。输出矩形波，为计数器提供脉冲源。其管脚2的电容充放电波形（黄色线条）和管脚3时钟脉冲输出波形（红色线条）如图3所示。
图2 时钟脉冲产生电路的仿真图 图3 管脚2、3的输出波形
3.2计数器电路的设计与仿真 本文的彩灯电路选用74LS160N-集成10进制同步加法计数器。74LS160N具有异步清零和同步置数的功能。为了实现8盏灯循环闪烁，电路采用异步反馈清零法获得8进制计数器。如图4所示，当Q D Q C Q B Q A输出1000时，U4A输出一个低电平到CLR，将计数器清零，回到0000状态。 图4 8进制计数器仿真图 确认电路连接无误后，单击RUN，开始仿真。结果如图4，通过7段数码管看到有0-7共8个有效状态。图5即计数过程。
自动控制课程设计设计报告书 姓名 学号 年级专业：05电气2班 指导老师 2007年12月13日
设计题目： 对于结构如图所示系统，给定固有部分的传递函数 Gg （S ）和性能指标要求，试分别设计串联校正装置K （s ），并比较它们的作用效果。，若要求开环比例系数K ≥100 S -1，相角裕量γ≥30°，C ω≥45 S -1； 2 100 () (0.11)(0.011) G s s s s ++ 一、未校正系统的分析： （1）开环、闭环零极点分析 1、开环零极点图 -100 -90-80-70-60-50-40-30-20-100 P ole-Zero Map Real Axis I m a g i n a r y A x i s Matlab 源代码如下： >> num=[100]
num = 100 >> denc=conv(conv([1,0 ],[1,0]),conv([0.1,1],[0.01,1])) denc = 0.0010 0.1100 1.0000 0 0 >> figure;pzmap(num,denc) >> grid >> [p,z]=pzmap(num,denc) p = 0 0 -100 -10 z = Empty matrix: 0-by-1 由零极点图知，开环传递函数的极点为 1,20 p =、3 100 p =- 、 410 p =-，Matlab 计算结果与计算值相等。 2、闭环零极点图 -100 -80 -60 -40-20 20 Pole-Zero Map Real Axis I m a g i n a r y A x i s
连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下：
图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。
lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0;