基于MATLAB的汽车制动系统设计
杨东
（昆明理工大学交通工程学院昆明650500）
摘要：本课题以汽车制动控制系统的设计为应用背景，利用MA TLAB语言并结合制动理论，开发能进行制动系匹配设计进行设计与仿真。首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标(稳态误差)和动态指标(超调量和上升时间)，最终应用MATLAB环境下的M文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中M文件用step( )语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行PID校正。
关键词：PID 校正；制动系；匹配设计；稳态误差；最大超调量
1引言
随着国民经济的快速发展，道路条件得到不断改善，高速公路与日俱增，汽车速度普遍提高。近年来，由于国内汽车保有量的迅速增长（超过４０００万辆），交通事故频繁发生，汽车的安全性能受到普遍重视。汽车制动系统的结构和性能直接关系到车辆、人员的安全，是决定车辆安全性的主要因素。进行汽车运动性能研究时．一般从操纵性、稳定性和乘坐舒适性等待性着手。但近年来．随着交通系统的日趋复杂，考虑了道路环境在内的汽车运动性能开始受到关注。因此，汽车运动控制系统的研究也显得尤为重要。
在现代控制工程领域中，最为流行的计算机辅助设计与教学工具软件是MA TLAB语言。它是一种通用的科技计算、图形交互系统和控制系统仿真的程序语言。在可以实现数值分析、优化、统计、自动控制、信号及图像处理等若干领域的计算和图形显示功能[1]。非常适合现代控制理论的计算机辅助设计。MTALAB还提供了一系列的控制语句[2,3]，这些语句的语法和使用规则都类似FORTRAN、C等高级语言，但比高级语言更加简洁。它已经成为国际控制界最为流行的计算机辅助设计及教学工具软件，在科学与工程计算领域有着其它语言无与伦比的优势。
2 汽车制动系的匹配设计
2．1确定设计目标
2．1．1车辆类型及整车质量参数
首先要明确设计车辆的类型及相关的整车质量参数，这些内容由总布置给出。例如某车型定义为座位数为7个用于载客的车辆，根据法规GB／T 15089的规定，属于M1类车辆。
整车的质量参数如下：
空载质量(kg)一一1005
空载质心高度(mm)一一640
空载前轴载荷(kg)一一482
一满载质量(kg)一一1550
满载质心高度(mm)一一690
满载前轴载荷（kg)一一620
明确以上整车质量参数后，计算制动系所用到质心到前、后轴的距离等参数均可推算出来。整车质量参数的输人语句
如下：
cle
clear
M1=l；％属于M1类车辆填1，否则填0
NI=0；％属于N1类车辆填1，否则填O
OTHER=0；％属于其它类车辆填1，否则填0
ma_k=1005；％空载质量(kg)
ma_m=1550；％满载质量(kg)
s=9．80665：％重力加速度(m/s2)
hg__k=640；％空载质心高(mm)
hg_m=690；％满载质心高(mm)
L=2500：％轴距(mm)
load_f_k=482；％空载前轴负荷
load_f_m---620；％满载前轴负荷
b_k=load_f k*L／ma_k；％空载质心到后轴的距离(mm)
b m=load_f m*L／ma_m；％满载质心到后轴的距离(mm)
a_k=L-b_k；％空载质心到前轴的距离(mm)
a_m=L--b_m：％满载质心到前轴的距离(mm)
G-k=ma-k*g；％空载重力(N)
G-m=ma_m*g；％满载重力(N)
2．1．2满足国家法规要求
目前国内关于制动系统方面有两个强制性标准，一个是GB厂r1267“1999《汽车制动系统结构、性能和试验方法》，在汽车制动系统结构、性能方面的内容在技术上是等效采用ECE 第13号法规。另一个是GB7258—2004{机动车安全技术条件》中关于制动系统的部分。
2．1．3制动系统的结构配置
根据整车的市场定位、目标价格及供应商配套资源的情况，再加上以往开发经验，选定制动系的配置结构和主要参数。例如：该车型初选制动系的结构为前盘后鼓、真空助力制动形式，管路布置为Ⅱ型，制动力调节装置采用感载比例阀。
制动系相关参数输入如下：
f=0．7；％路面附着系数
D=20．64； ％主缸直径(ram)
Dl=50．8； ％前轮缸径(ram)
D2=20．64； ％后轮缸径(ram)
CI=0．7； ％前轮制动器因数
C2=2．398； ％后轮制动器因数
RI=98．5； ％前轮制动器作用半径(ram)
R2=110； ％后轮制动器作用半径(ram)
rd=281； ％车轮有效半径(mm)
p k=3； ％感载比例阀空载拐点液压(MPa)
p_m=7．2； ％感载比例阀满载拐点液压(MPa)
u=O ．25； ％感载比例阀分配比
ip=4．2； ％制动踏板杠杆比
is=3．5； ％助力器助力比
np=O ．85； ％制动踏板和主缸之间的传动效率
Pol=810； ％最大助力点输人力(N)
Pw=9．31； ％真空助力器拐点压力(MPa)
2．3制动性能计算
2．3．1同步附着系数计算
制动力分配曲线上B 线与I 线交点处的附着系数，我们称为同步附着系数汽车在同步附着系数上制动时前、后车轮才能同时抱死，它是由汽车结构参数决定的、反映汽车制动性能的一个参数。用循环语句for end 计算B 线与I 线方程纵坐标的差值，用条件语句ffend 判断当其小于一定的数值(设定公差)时可认为该点即为B 线与I 线的交点。以求空载同步附着系数为例，通过以下语句可以实现：d2_k=abs((0．5*(G_k ／hg_k*2+4*hg_K*L*m ／C_k)'0．5-（(c-k*b_k ／hg_k+2*m))）-（k2*m+(Fwr_k-k2*lrwLk)))；
％d2_k 为设定公差( 得出m 值之后，通过空载I 线方程即可求出对应的后制动器制动力，根据公式：即可求出空载同步附着系数。满载同步附着系数亦可通过同样方法求出。 2．3．2最小制动距离计算 由汽车理论，制动距离的计算式为： S=V/3.6(t a +t s /2)+V 2/25.92a max (12) 式中：a t —轿车制动系统协调时间a t s 04.0≈ s t —减速度增长时间s t s 2.0≈ m ax a —最大制动减速度m ax a = E 8.0=r *g*0.8=7.73m s /2 由于GBfrl2676制动性能必须在车轮不抱死的情况下获得。故B 线与前轮抱死线(f 线)或后轮抱死线(r 线)的交点，即为车轮即将抱死而未抱死时汽车能发挥的最大制动性能点。 该点的在制动力分配曲线上的横、纵座标值即为此时前、后制动器的制动力值。 交点的求法与同步附着系数交点的求法类似，以空载口线与f线交点为例，可通过以下语句实现： dfk=abs((o．5*(c k／hg k4(b k*2+4’hg_k+L*fi／G_k)*0．5-(Gj【+b_k／hg_k*2*G)))-((L-f*hg_k)*fi／(f*hg_k)-G_k*b_k／hg_k))； ％d2￡-k为设定公差( 得到前、后制动器制动力后，将减速度、制动初速度和制动器作用时间代人式(12)可求出制动距离。 2．3．3制动系其余性能参数的计算 制动系其余性能参数包括管路失效时应急制动的制动距离、制动减速度、管路压力、踏板力，还有驻车制动能力等。这些参数的计算与上述行车制动性能参数的求法类似，根据相关制动理论。通过MA TLAB编辑程序得到需要的结果。这些参数的求法无须赘述。 2．4制动系参数的匹配设计 根据以上计算结果，可得该车型的制动性能参数： 空载同步附着系数1．0307 空载制动距离(m) 42．2979 空载制动减速度(m/s2) 6．58474 空载前轮管压(MPa) 4．5188 空载制动踏板力(N) 121．0022 满载同步附着系数0．92461 满载制动距离(m) 42．542 满载制动减速度(m／s2) 6．5422 满载前轮管压(MPa) 6．2486 满载制动踏板力(N) 167．3219 从表可看出，该车型空、满载同步附着系数较高，在常遇路面制动时，不会出现后轮先抱死的情况。同时，空、满载制动距离均满足GB/TI12676的规定(制动初速度=80km／h，制动距离≤50．7m，制动减速度≥5．8 m／s2)，管路压力与制动踏板力均比较小。从图5也可看出，空、满载利用附着系数与制动强度的关系曲线是在法规界定线之内的，并且曲线较靠近图中的对角线(妒=z)。利用附着系数越接近制动强度，地面的附着条件发挥得越充分，汽车制动力分配的合理程度越高。由图上看，该车型的制动力分配还是比较合理的。从图6可看出，该车型在各种附着系数路面上制动时，附着效率可达65％以上。对于应急制动及驻车制动的性能亦可通过得到的参数与法规进行比较，看是否满足法规要求。不再——叙述。如果制动系统结构配置不合理，就有可能使某些制动性能参数达不到法规要求。这个时候就需要对制动系进行匹配，通过改变前、后制动器的作用半径、轮缸大小，或者调整感载比例阀的拐点等使制动系的性能满足法规要求。制动系结构配置参数方案更改后再运行m文件程序进行计算，就可得到不同的制动性能曲线和性能参数。这时有可能会出现诸多能够满足法规要求的方案，这些方案的优劣实践上需要权衡各种结构配置的可靠性、成本、产品通用性或现有产品的改动量等进行综合考虑，很多时候还会根据以往开发经验进行判断。 3 汽车运动控制系统分析 考虑图1所示的汽车运行控制系统。如果忽略车轮的转动惯量，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与运动速度成正比，方向与汽车运动方向相反，则该系统可以简化成简单的质量阻尼系统[4]。 根据牛顿运动定律，该系统的模型(亦即系统的运动方程)表示为 其中，u为汽车的驱动力。假定m=1000kg，b=50N.s/m，u=500N。 下一步讨论控制系统的设计要求。当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到 10m/s 的速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成8%的超调量和 1.8%的稳态误差。故控制系统的性能指标为: (1) 上升时间 < 5s; (2) 最大超调量 < 8%; (3) 稳态误差 < 1.8%。 其中，稳态误差为静态指标， 超调量和上升时间为动态指标。 图1 汽车运动示意图 4 汽车运动控制系统模型建立 为了得到控制系统的传递函数，对式(1)进行拉普拉斯变换。假定系统的初始条件为零，则动态系统的拉普拉斯变换为既然系统输出是汽车的运动速度，用Y(S)替代V(S)，得到 msV s +bV s =u(s) (2) Y s =V(s) msV s +bY s =U(s) (3) 该控制系统的传递函数为 Y(s)/U(s)=1/ms+b (4) 在此，我们建立好了系统的模型，后面就进行研究系统的校正设计和仿真。 5 汽车运动控制系统PID 控制器的设计 传统的PID 调节器的动作规律是:即PID 控制器的传递函数为 K p +K I /s+K D s=(K D s2+K P s+K I )/s (5) 这是典型的按偏差控制的负反馈结构，其中e 是偏差，即输出量与设定值之间的差;u 是控制量，作用于被控对象并引起输出量的变化。Kp 是比例系数，其控制效果是减少相应曲线的上升时间及静态误差，但无法做到消除静态误差，因此，单纯的P 校正是有差调节，一般不会单独使用。Ki 是积分增益系数，其控制效果是消除静态误差。I 是无差调节，但它会延长过渡过程时间，因此，一般也不会单独使用。Kd 是积分增益系统，其控制效果是增强系统的稳定性，减小过渡过程时间，降低超调量。Kp ，Ki ，Kd 与系统时间域性能指标之间的关系见下表1。 本表的意义是PID 参数增大时各系统性能指标的情况。当然，各参数与性能指标之间的关系不是绝对的，只是表示一定范围内的相对关系。因为各参数之间还要相互影响，一个参数变了，另外两个参数之间的控制效果也会改变[4]。 因此，在设计和整定PID 参数时，上表只起了一个定性的辅助作用。下面，我们将更 速度v 加速度 加清晰地了解PID校正的基本功能在MA TLAB下实现的方法。 6 PID校正的设计过程 我们从系统的原始状态出发，根据阶跃响应曲线，利用串联校正的原理，以及参数变化对系统响应的影响，对静态和动态性能指标进行具体的分析，最终设计出满足我们需要的控制系统。 具体设计过程如下： (1)分析未加校正装置的系统阶跃响应 根据前面的分析，我们已经清楚了，系统在未加入任何校正环节时的传递函数，见表达式(4)，下面我们绘制原始系统的阶跃响应曲线，相应的程序代码如下: close all; clear; m=1000; b=50; num=[1]; den=[m b]; disp('原系统传函为:' ) sys=tf(num,den); printsys(num,den); t=0:0.01:120; %step(sys,t); step(10*num,den,t); axis([0 120 0 0.2]); title( 'System Step Response before CORRECTION'); xlabel('Time-sec'); ylabel('Response-value'); grid; text(45,0.17,'原系统') 得到的系统阶跃响应如图2所示。 从图2中可以看出，系统的开环响应曲线未产生振荡，属于过阻尼性质。这类曲线一般响应速度都比较慢。果然，从图和程序中得知，系统的上升时间约100秒，稳态误差达到98%，远不能满足跟随设定值的要求。这是因为系统传递函数分母的常数项为50，也就是说直流分量的增益是1/50。因此时间趋于无穷远，角频率趋于零时，系统的稳态值就等于1/50=0.02。为了大幅度降低系统的稳态误差，同时减小上升时间，我们希望系统各方面的性能指标都能达到一个满意的程度，应进行比例积分微分的综合，即采用典型的PID校正。 图2 未加入校正装置时系统的阶跃响应曲线 (2) PID校正装置设计 对于本例这种工程控制系统，采用PID校正一般都能取得满意的控制结果。此时系统的闭环传递函数为: Y(s)/U(s)=(K D s2+K P s+K I)/(m+K D s2+ b+K P s+K I) (6) Kp，Ki和Kd的选择一般先根据经验确定一个大致的范围，然后通过MATLAB 绘制的图形逐步校正。这里我们取Kp=700，Ki=100，Kd=100。程序代码为: hold on; Kp=700; Ki=100; Kd=100; num=[Kd Kp Kd]; den=[m+Kd b+kp Ki]; disp( ‘PID校正后的闭环传函为:’ ) printsys(num，den); t=0:0.01:50; step(u*num,den,t); axis([0 11 0 50]); title( ‘Syetem Step Response after PID CRRECTION’ ); xlabel( ‘Time-sec’ ); ylabel( ‘Response-value’ ); grid on; text(25,9.5, ‘Kp=700Ki=100 Kd=100’ ); Maxpid=max(c); disp( ‘PID的超调量为:’ ) Mppid=(Maxpid-10)/10 得到加入PID校正后系统的闭环阶跃响应如图3 所示。从图3和程序运行结果中可以清楚的知道，系统的静态指标和动态指标，已经很好的满足了设计的要求。上升时间小于5s，超调量小于8%，约为6.67。具体值可由程序计算出。 图3 PID校正后系统的闭环阶跃响应曲线 7 总结 从该设计我们可以看到，对于一般的控制系统来说，应用PID控制是比较有效的，而且基本不用分析被控对象的机理，只根据Kp，Ki和Kd的参数特性以及MATLAB绘制的阶跃响应曲线进行设计即可。在MATLAB环境下，我们可以根据仿真曲线来选择PID参数。根据系统的性能指标和一些基本的整定参数的经验，选择不同的PID参数进行仿真，最终确定满意的参数。这样做一方面比较直观，另一方面计算量也比较小，并且便于调整。 参考文献 [1]苏金明阮沈勇. MA TLAB6.1使用指南[M]. 电子工业出版社2002, (1) [2]赵文峰. MA TLAB控制系统设计与仿真[M]. 西安电子科技大学出版社2002, (3) [3]尹明泽丁春利. 精通MA TLAB[M]. 清华大学出版社2006, (6) [4]胡书琴严彩忠. MA TLAB下汽车运动控制简化模型的PID校正[J]. 微计算机信息2007, 23(5) [5]李智健. 运用MA TLAB进行汽车制动系匹配设计[J]. 装备制造技术2008, (5) [6]王锋. 汽车制动系统的计算机仿真与动态模拟研究[J]. 南京工业大学出版社2012, (9) [7]李祖欣. MA TLAB在模糊控制系统设计和仿真的应用[J]. 系统仿真学报2003, 15(1) [8]刘航徐杜. MA TLAB在模糊控制系统设计与仿真中的应用[J]. 计算机应用研究2001, 18(1) [9]刘美丽. Matlab汽车运动控制系统设计[J]. 自动化技术与应用2010, 29(10) [10]王望予. 汽车设计第四版[M]. 机械工业出版社2004, (8) 课程设计 题目汽车运动控制系统仿真设计学院计算机科学与信息工程学院班级2010级自动化班 姜木北：2010133*** 小组成员 指导教师吴 2013 年12 月13 日 汽车运动控制系统仿真设计 10级自动化2班姜鹏 2010133234 目录 摘要 (3) 一、课设目的 (4) 二、控制对象分析 (4) 2.1、控制设计对象结构示意图 (4) 2.2、机构特征 (4) 三、课设设计要求 (4) 四、控制器设计过程和控制方案 (5) 4.1、系统建模 (5) 4.2、系统的开环阶跃响应 (5) 4.3、PID控制器的设计 (6) 4.3.1比例（P）控制器的设计 (7) 4.3.2比例积分（PI）控制器设计 (9) 4.3.3比例积分微分(PID)控制器设计 (10) 五、Simulink控制系统仿真设计及其PID参数整定 (11) 5.1利用Simulink对于传递函数的系统仿真 (11) 5.1.1 输入为600N时，KP=600、KI=100、KD=100 (12) 5.1.2输入为600N时，KP=700、KI=100、KD=100 (12) 5.2 PID参数整定的设计过程 (13) 5.2.1未加校正装置的系统阶跃响应： (13) 5.2.2 PID校正装置设计 (14) 六、收获和体会 (14) 参考文献 (15) 摘要 本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m 文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。 关键词：运动控制系统 PID仿真稳态误差最大超调量 控制系统仿真课程设计 （2011级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2014年6月 控制系统仿真课程设计一 ———交流异步电机动态仿真 一 设计目的 1．了解交流异步电机的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2. 设计交流异步电机动态结构系统； 3．掌握交流异步电机调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二 设计及Matlab 仿真过程 异步电机工作在额定电压和额定频率下，仿真异步电机在空载启动和加载过程中的转速和电流变化过程。仿真电动机参数如下： 1.85, 2.658,0.2941,0.2898,0.2838s r s r m R R L H L H L H =Ω=Ω===， 20.1284Nm s ,2,380,50Hz p N N J n U V f =?===，此外，中间需要计算的参数如下： 21m s r L L L σ=-，r r r L T R =，22 2 s r r m t r R L R L R L +=，10N m TL =?。αβ坐标系状态方程： 其中，状态变量： 输入变量： 电磁转矩： 2p m p s r s L r d ()d n L n i i T t JL J βααωψψβ=--r m r r s r r d 1d L i t T T ααβαψψωψ=--+r m r r s r r d 1d L i t T T ββαβψψωψ=-++22s s r r m m m s r r s s 2r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ααβαα σψωψ+=+-+22 s s r r m m m s r r s s 2 r r r r d d i R L R L L L L i u t L T L L ββαββ σψωψ+=--+[ ] T r r s s X i i αβαβωψψ=[ ] T s s L U u u T αβ=()p m e s s s s r n L T i i L βααβ ψψ=- 控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：刘峰 7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验内容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下： 记录实际测取的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论计算值值比较 实际值理论值 峰值 1.3473 1.2975 峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352 +%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线： （2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示： 2020年全国汽车知识技能大赛理论知识竞赛题库 及答案（共350题） 1、电喷发动机有轻微的怠速不稳，且加速时经常熄火，可能的原因是以下哪种？（ B ） A.EGR阀卡在关闭状态 B.EGR阀的膜片复位弹簧弹力不足 C.EGR的真空管阻塞 D.EGR废气管阻塞 2、下列有关塑料间隙测量条使用的论述哪一项是正确的？（ BD ） A.将塑料间隙测量条放好以后，应转动曲轴 B.塑料间隙测量条放好以后，应用合适的力矩将主轴承盖拧紧 C.在塑料间隙测量条放好以前，应对整个曲轴轴颈进行良好的润滑 D.塑料间隙测量条被夹扁后，应用千分尺测量压扁后的厚度 3、测试发动机冷却液散热器盖时，下列哪项是错误做法？（ A ） A.将散热器盖浸人沸水中查看散热器盖上的阀门是否开启 B.将散热器压力测试仪连接到散热器盖上 C.对散热器盖加压至其额定压力值，看散热器盖是否在达到规定的压力时开启 D.检查散热器盖卡口和密封垫片 4、下列哪个现象可能是由皮带松动而引起的故障？（ A ） A．发动机过热B．冷却风扇离合器不能正常分离 C．交流发电机轴承磨损量大D．水泵轴承磨损量大 5、检查、测量外齿轮式机油泵的步骤中，下列哪项是错误的？（ B ） A.用厚薄规和直尺测量机油泵壳盖的平面度 B.用千分尺测量齿轮的外径 C.用厚薄规测量齿轮的啮合间隙 D.用厚薄规测量齿轮齿顶与泵体内腔的间隙 6、检查飞轮时下列哪种方法是错误的？（ D ） A.用厚薄规和直尺检查飞轮的平面度 B.检查飞轮与离合器接触表面有无拉毛、变色和裂纹 C.检查起动齿圈有无磨损、断裂或齿牙碎裂 D.用千分尺在几个不同的位置测量飞轮的厚度 运动控制系统双闭环直流调速系统仿真 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8- 本科生课程论文课程名称运动控制系统 学院机自学院 专业电气工程及其自动化学号 1212XXXX 学生姓名翟自协 指导教师杨影 分数 题目： 双闭环直流调速系统仿真 对例题设计的双闭环系统进行设计和仿真分析，仿真时间10s 。具体要求如下： 在一个由三相零式晶闸管供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为： P P =60kW ， P P =220V ， P P =308 A ， P P =1000 r/min ， 电动势系数 P P = V ·min/r ，主回路总电阻 R =Ω，变换器的放大倍数 P P =35。电磁时间常数 P P =，机电时间常数 P P =，电流反馈滤波时间常数 P PP =，转速反馈滤波时间常数 P PP =。额定转速时的给定电压(P P ?)P =10V ，调节器ASR ，ACR 饱和输出电压P PP ?= 8V ， P PP =。 系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量 ≤5% ，空载起动到额定转速时的转速超调量 ≤10%。试求： （1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在 以内)和转速反馈系数α。 （2）试设计电流调节器ACR.和转速调节器ASR 。 （3）在matlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。给出空载起动到额定转速过程中转速调节器积分部分不限幅与限幅时的仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出），指出空载起动时转速波形的区别，并分析原因。 （4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn 。并与仿真结果进行对比分析。 南京工程学院 课程设计说明书 题目汽车运动控制系统的 / 设计与仿真 课程名称MATLAB 的控制系统 院（系、部、中心） 专业） 班级 学生姓名 学号 设计时间 ? 设计地点基础实验楼B114 指导教师 \ 2012年1月南京 目录 一、课设目的 (3) ^ 二、控制对象分析 (3) 、控制设计对象结构示意图 (3) 、机构特征 (3) 三、课设设计要求 (4) 四、控制器设计过程和控制方案 (4) 、系统建模 (4) 、PID控制器的设计 (4) 五、控制系统仿真结构图 (5) — 六、仿真结果及指标 (6) 对于二阶传递函数的系统仿真 (6) 输入为500N时，K P=700、K I=100、K D=100。 (6) 输入为50N时，K P=700、K I=100、K D=100 (7) PID校正的设计过程 (7) 未加校正装置的系统阶跃响应： (7) PID校正装置设计 (8) 七、收获和体会 (9) > Matlab 与控制系统仿真设计 一、课设目的 针对具体的设计对象进行数学建模，然后运用经典控制理论知 识 设计控制器，并应用Matlab 进行仿真分析。通过本次课程设计，建立理论知识与实体对象之间的联系，加深和巩固所学的控制理论知识，增加工程实践能力。 二、控制对象分析 、控制设计对象结构示意图 ： 图1. 汽车运动示意图 、机构特征 汽车运动控制系统如图1所示。忽略车轮的转动惯量，且假定汽 车受到的摩擦阻力大小与运动速度成正比，方向与汽车运动方向相反。 根据牛顿运动定律，该系统的模型表示为： ?? ?==+v y u bv v m （1） 其中，u 为汽车驱动力（系统输入），m 为汽车质量，b 为摩擦阻 力与运动速度之间的比例系数，v 为汽车速度（系统输出），v 为汽车加速度。 假定kg m 1000=，m s N b /50?=，N u 500=。 中国汽车赛车运动文化节初步方案 一、活动宗旨 随着中国汽车市场的快速发展，汽车逐渐进入家庭市场，汽车消费也逐渐成为老百姓现实和潜在的消费支出，尽快成为有车一族已成为大众消费者或远或近的梦想。 本届活动旨在：提高教育文化、开展汽车下乡消费活动、促进经济繁荣、普及汽车知识、传播汽车文化、塑造城市形象、扩大学院影响、培育汽车人才。 活动期间将在汽车文化节这一平台下开展系列活动，车展与文化活动相结合。车展专业卖场的商业展出与系列汽车文化活动的互动性、平民参与性相得益彰，让汽车文化节成为精神文明的载体、老百姓的节日。 二、活动名称、时间及地点 1. 活动名称：第二届齐齐哈尔汽车文化节 2. 活动时间：2009年7月25日—27日 3. 活动地点：齐齐哈尔职业学院 4. 主办单位：齐齐哈尔职业学院齐齐哈尔东亚汽车销售有限公司 协办单位：齐齐哈尔汽车产业协会齐齐哈尔汽车运动俱乐部 “天路心驰”汽车协会汽车爱好者协会 0452e网民论坛 三、组织机构 组委会负责人： 金宇齐齐哈尔职业学院交通工程系负责人 纪春辉齐齐哈尔汽车产业协会负责人 富亮齐齐哈尔汽车运动俱乐部负责人 孙伶俐齐齐哈尔职业学院交通工程系对外负责人 张丽静“天路心驰”汽车协会负责人 胡冰心“天路心驰”汽车协会负责人 李龙汽车爱好者协会负责人 四、主要活动内容 1. 齐齐哈尔职业学院汽车展览会（教育促销专场） 本地车商悉数参展名车佳丽精品荟萃 现场活动精彩纷呈车坛盛会万众瞩目 2.车模大奖赛 汽车模特大赛作为车展传统项目一直以来便是车展整体中不可或缺的一道亮丽的风景线，本次大赛将植入赞助企业的品牌理念，以及成熟的市场化操作模式来举办。 3. 我的精彩汽车生活——车标设计大赛 城市，让生活更美好；汽车，让生活更精彩！一路有车相伴，分享你的汽车故事。征集人与车的精彩美丽瞬间。 4. 2009第二届齐齐哈尔汽车文化节娱乐表演 本次晚会体现高校学生当代大学生气息，爱国与奉献精神品质；反映汽车与时尚文化主题，推动齐齐哈尔市汽车市场的和谐繁荣发展，提高广大人民群众积极参与性。整体晚会以文艺表演为主要形式。 5.“新车试乘试驾”大体验 本届汽车文化节首次开展新车试乘试驾活动。由齐齐哈尔职业学院提供场地，汽车参展商提供试乘试驾车，为爱车一族提供新车亲密接触机会。 6.汽车特技表演 控制系统的MATLAB 仿真与设计课后答 案 第二章 1>>x=[15 22 33 94 85 77 60] >>x(6) >>x([1 3 5]) >>x(4:end) >>x(find(x>70)) 2>>T=[1 -2 3 -4 2 -3] ; >>n=length(T); >>TT=T'; >>for k=n-1:-1:0 >>B(:,n-k)=TT.^k; >>end >>B >>test=vander(T) 3>>A=zeros(2,5); >>A(:)=-4:5 >>L=abs(A)>3 >>islogical(L) >>X=A(L) 4>>A=[4,15,-45,10,6;56,0,17,-45,0] >>find(A>=10&A<=20) 5>>p1=conv([1,0,2],conv([1,4],[1,1])); >>p2=[1 0 1 1]; >>[q,r]=deconv(p1,p2); >>cq='商多项式为 '; cr='余多项式为 '; >>disp([cq,poly2str(q,'s')]),disp([cr,poly2str(r,'s')]) 6>>A=[11 12 13;14 15 16;17 18 19]; >>PA=poly(A) >>PPA=poly2str(PA,'s') 第三章 1>>n=(-10:10)'; >>y=abs(n); >>plot(n,y,'r.','MarkerSize',20) >>axis equal >>grid on >>xlabel('n') 2>>x=0:pi/100:2*pi; >>y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >>plot(x,y),grid on; 3>>t=0:pi/50:2*pi; >>x=8*cos(t); >>y=4*sqrt(2)*sin(t); >>z=-4*sqrt(2)*sin(t); >>plot3(x,y,z,'p'); 第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛 背景介绍 全国大学生智能汽车竞赛于2005年11月正式启动,去年的第一届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛共有来自全国59所大学的112支队伍参加。今年,第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛将规模扩大到全国超过100所院校,参赛队将近240支,并在全国分成五个赛区进行预赛,各区按照参赛队数量根据一定比例选拔出共76支队参加8月底在上海交通大学进行的全国总决赛。比赛将决出特等奖、一等奖和二等奖等奖项若干名。 该项竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养而设立的。旨在进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识;培养硕士生从事科学和技术研究能力,知识和技术创新能力。 全国大学生智能汽车竞赛与已在全国举办的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等专业竞赛不同,是以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛。教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛;高等学校自动专业教学指导分委员会决定飞思卡尔半导体公司为协办单位,赛事冠名为“飞思卡尔杯”。第二届“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛分赛区和决赛的承办院校从自愿报名的院校中竞争选拔产生。 竞赛组委会成员 “飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛组织委员会由高等学校自动化专业教学指导分委员会主任委员吴澄院士任主任委员,教育部高等教育司张尧学司长、飞思卡尔高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme先生、飞思卡尔高级副总裁兼亚太区主席姚天丛先生、清华大学副校长汪劲松教授、高等学校自动化专业教学指导分委员会副主任委员申功璋教授任副主任委员。 参赛队组成 一、摘要 2 二、课程设计任务 3 1．问题描述 3 2．设计要求 3 三、课程设计内容 4 1、系统的模型表示 4 2、利用Matlab进行仿真设计 4 3、利用Simulink进行仿真设计 9 总结与体会 10 参考文献 10 本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。 关键词：运动控制系统 PID仿真稳态误差最大超调量 一、课程设计任务 1. 问题描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ???==+v y u bv v m 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2.设计要求 1．写出控制系统的数学模型。 2．求系统的开环阶跃响应。 3．PID 控制器的设计 （1）比例（P ）控制器的设计 （2）比例积分（PI ）控制器的设计 （3）比例积分微分（PID ）控制器的设计 利用Simulink 进行仿真设计。 二、课程设计内容 1.系统的模型表示 实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示 MATLAB控制系统与仿真 课 程 设 计 报 告 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：测控技术与仪器1301班 姓名：吴凯 学号：1306070127 指导教师：杨洁昝宏洋 基于MATLAB的PID恒温控制器 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。 关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。 Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid 1绪论 1.1选题背景与意义 汽车已经成为人们日常生活不可缺少的代步交通工具，在汽车发达国家，旅客运输的60％以上，货物运输的50％以上由汽车来完成，汽车工业水平和家庭平均拥有汽车数量已经成为衡量一个国家工业发达程度的标志。进行汽车运动性能研究时．一般从操纵性、稳定性和乘坐舒适性等待性着手。但近年来．随着交通系统的日趋复杂，考虑了道路环境在内的汽车运动性能开始受到关注。因此，汽车运动控制系统的研究也显得尤为重要，在文中，首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统简化模型，确定期望的静态指针(稳态误差)和动态指针(超调量和上升时间)。然后对汽车运动控制系统进行设计分析。从而确定系统的最佳静态和动态指针。 2 论文基本原理分析 2.1.1汽车运动横向控制 （1）绝对位置的获得方法 汽车横向方向的控制使用GPS(全球定位系统)的绝对位置信息。GPS信息的精度与采样周期、时间滞后等有关。为提高GPS的数据精度和平滑数据．采用卡尔曼滤波对采样数据进行修正。GPS的采样周期为200ms相对应控制的周期采用50ms。另外考虑通信等的滞后、也需要进行补偿，采用航位推测法(dead reckoning)解决此问题。通过卡尔曼滤波和航位推测法推算出的值作为汽车的绝对位置使用来控制车速、横摆角速度等车辆的状态量。GPS 的数据通过卡尔曼滤波减少偏差、通过航位推测法进行误差和迟滞补偿．提高了位置数据推算的精度。 （2）前轮转角变化量的算出方法 这里对前轮目标转角变化量(?δ)的算出方法作简要说明，横方向控制采用预见控制，可以从现在汽车的状态预测经过时间t p秒后的汽车位置，由t p秒后的预测位置和目标路径 第一章概述 1完成本次循环工作后，停止在最初位置。其运动路线示意图如下图1-1所示。 如图1-1 小车运动路线示意图 第二章硬件设计 2.1 主电路图 如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。 图2-1小车循环控制的主电路原理 2.2 I/O地址分配 如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中，这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。 表2-1 2.3 I/O接线图 如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时，在PLC模块上，当I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用Q0.0、Q0.1的状态表现出来。 图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图 2.4 元件列表 如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。 表2-2 第三章软件设计 3.1 程序流程图 如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。 首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。 对汽车控制系统建模与仿真 摘要：PID 控制是生产过程中广泛使用的一种最基本的控制方法，本文分别采用用简单的比例控制法和用PID控制来控制车速，并用MATLAB对系统进行了动态仿真，具有一定的通用性和实用性。 关键词：MATLAB 仿真；比例控制；PID 控制 1 MATLAB和PID概述 MATLAB是matrix和laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。 2车辆行驶过程车速的数学模型 对行驶在斜坡上的汽车的车速进行动态研究，可以分析车辆的性能，指导车辆的设计。MATLAB软件下的SIMULILNK模块是功能强大的系统建模和动态仿真的软件，为车辆行驶过程车速控制分析提供了一种有效的手段。 汽车行驶如图7.4.1所示的斜坡上，通过受力分析可知在平行于斜面的方向上有三个力作用于汽车上：发动机的力、空气阻力和重力沿斜面的分量下滑力。 自动控制原理及系统仿 真课程设计 学号：1030620227 姓名：李斌 指导老师：胡开明 学院：机械与电子工程学院 2013年11月 目录 一、设计要求 (1) 二、设计报告的要求 (1) 三、题目及要求 (1) （一）自动控制仿真训练 (1) （二）控制方法训练 (19) （三）控制系统的设计 (23) 四、心得体会 (27) 五、参考文献 (28) 自动控制原理及系统仿真课程设计 一：设计要求： 1、 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 4、 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。 二：设计报告的要求： 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。 三：题目及要求 一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为：s s x G s x G +=+= 22132)(,131)( ①在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； MATLAB代码： num=[1] den=[3 1] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) num=[2] den=[3 1 0] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) 仿真结果： num =2 den =3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s 中国汽车运动联合会 （场地类）参赛选手注册登记规定 第一条参赛选手注册登记是各类组织和人员参加或举办有组织的汽车运动（含卡丁车项目）的比赛或活动以及从事相关业务活动的基本条件，是掌握全国汽车运动基本状况，进行全面管理的基本手段，也是制订全国汽车运动发展政策、方针和策略的基本依据。 第二条为保证注册登记工作规范有序地进行，现参照国家体育总局制定的《全国运动员注册管理办法》、国际汽车联合会规则，并结合中国汽车运动的实际情况，特制定本办法。 第三条本办法适用于在中华人民共和国境内参加和从事汽车运动的单位和个人。 第四条中国汽车运动联合会（以下简称“中国汽联”）负责对参赛选手进行资格审查、注册登记的审核以及管理工作，其中包括各类数据的同级整理工作。 第五条参赛选手参加中国汽联及会员协会或俱乐部组织的汽车比赛或活动，必须持有中国汽联颁发的比赛执照。获取比赛执照视为正式注册登记。组织者有权拒绝未接受过专项培训的选手报名参赛。 第六条场地类比赛执照分类为： 场地类比赛分为：场地类比赛、直线竞速比赛、飘移比赛、技巧竞速比赛和卡丁车比赛五类。 6.1 场地类T执照适用比赛类型：使用超级跑车、定制运动车型、方程式车型、房车、卡车、新能源车型按规定时间完成最长距离、或者按照规定距离使用最短时间在封闭永久赛道或临时赛道内举行的以竞速为目的且多车同时同道发车并提供计时服务的所有活动。（例如：耐力赛、回合制场地赛）； 6.2 直线竞速Z执照适用比赛类型：使用超级跑车、定制运动车型、方程式车型、房车、卡车、新能源车型按规定时间完成最长 距离、或者按照规定距离使用最短时间在直线柏油路面举行的以竞速为目的且单车或多车同时分道发车并提供计时服务的所有活动（例如：直线竞速）； 6.3 技巧竞速J执照适用比赛类型：使用超级跑车、定制运动车型、方程式车型、房车、卡车、新能源车型按规定时间完成最长距离、或者按照规定距离使用最短时间在封闭永久赛道或临时赛道内举行的以竞速和同时完成规定项目为目的且单车或多车同时分道发车并提供计时服务的所有活动（例如：卡车技巧比赛）； 6.4 飘移比赛P执照适用比赛类型：使用超级跑车、定制运动车型、方程式车型、房车、卡车、新能源车型在封闭赛道内以完成规定动作精确程度打分的，无计时服务的所有活动（例如：漂移比赛）。 6.5 卡丁车类K执照适用比赛类型：使用卡丁车按规定时间完成最长距离、或者按照规定距离使用最短时间在封闭永久赛道或临时赛道内举行的以竞速为目的且多车同时同道发车并提供计时服务的所有活动。（例如：各类卡丁车比赛）； 在各类比赛中均设立A级、B级、C级、E级和G级五等（卡丁车项目等级除外）。详见下表： 第七条比赛执照分级和晋级标准 所有场地类比赛执照有效期均为1年（为1个公历年）。新执照自批准之日起至当年12月31日为有效期。 《运动控制系统仿真》实验讲义 谢仕宏 xiesh@https://www.doczj.com/doc/e417220934.html, 实验一、闭环控制系统及直流双闭环调速系统仿真 一、实验学时：6学时 二、实验内容： 1.已知控制系统框图如图所示： 图1-1单闭环系统框图 图中，被控对象G(S) 10e-150s，GC(S)为PID控制器，试整定PID控制器 300s + 1 参数，并建立控制系统Simulink仿真模型。再对PID控制子系统进行封装，要求可通过封装后子系统的参数设置页面对KP、Ti、Td进行设置。 2.已知直流电机双闭环调速系统框图如图1-2所示。试设计电流调节器ACR和转速调 节器ASR并进行SimUIink建模仿真。 图1-2直流双闭环调速系统框图 三、实验过程： 1、建模过程如下： (1)PID控制器参数整顿 根据PID参数的工程整定方法(Z-N法)，如下表所示，KP= 伯=0.24,Ti= 2 =300, Kτ Td= 0. 5 =75。 表1-1 Z-N法整定PID参数 PI 0.9T -K T3τ无0.4K c0.8TC无 PID 1.2T K I 2τ0?5τ0.6K C 0.5TC0.12TC (2) Simulink仿真模型建立 建立SimUIink仿真模型如下图1-3所示，并进行参数设置: 图1-3中，SteP模块"阶跃时间”改为 O, Transport Delay模块的"时间延迟”设置为 150,仿真时间改为1000s，如下图1-4所示： 图1-3 PID控制参数设置 运行仿真，得如下结果: IP 回 Gaml Integrator du'dl S S □ VieW Simulation FOrmat ToOlS C? I ∣-CaΛtel 5 0.5 O 500 IPlD ≠ I ≡ ?希刊 3片令Uy 卜I IlOOo J?orΛal 三爭 E Φ I- F 過应? 图1-7 PID 子系统 Tim& offset. 0 (3) PID 子系统的创建 首先将参数 Gain 、Gain1、Gain 三个模块的参数进行设置，如下图所示: 再对PID 子系统进行圭寸装，选中"SUbSyStem ”后，单击鼠标右键，选择" MaSk SUbSyStem ”，弹 图1-5 PID 控制运行结果 Garn WO O ≡ a [^： P 刃盹逼圖0 ■垢 G I airl2 Deirivativ? W FUnCtlOn BlaCk PararrleterS- Gain 图1-6 PID 参数设置 然后建立PID 控制器子系统，如下图 1-7所示: TranSier FCn Transport Delay SietLal AttrLbU EiElIerrt-UriSe g ,aiιι (y =, Je-IaIi 吕 FUnCtiOn BIoCk Paranneters≡ Gain2 Signal Att ribut SaJliJJIe tine (-1 for i≡< P a,E ≥τ∣e i t 6r AttElbules Hlenent 5?jιple txι≡c (-1 fur Ieih Knlt ipLicat iαι∏LS EleMrtt -vise (K. *u) Sanple tune Ii-I for inketLtθd) i Elenent-Wije g 自丄n (y = .)LAU) _OE j??tn? ??LΠ Jy ± K ÷ α Or u^K}a V? FUnCtiOn Block Parameters ： GainI K?LΓi (T) IlU I ltiPIICatiOn5 EIenI l eT SUbSyStem 10 300s+1 第二章： 2.1 x=[15 22 33 94 85 77 60] x(6) x([1 3 5]) x(4:end) x(find(x>70)) 2.2 T=[1 -2 3 -4 2 -3] ; n=length(T); TT=T'; for k=n-1:-1:0 B(:,n-k)=TT.^k; end B test=vander(T) 2.3 A=zeros(2,5); A(:)=-4:5 L=abs(A)>3 islogical(L) X=A(L) 2.4 A=[4,15,-45,10,6;56,0,17,-45,0] find(A>=10&A<=20) 2.5 p1=conv([1,0,2],conv([1,4],[1,1])); p2=[1 0 1 1]; [q,r]=deconv(p1,p2); cq='商多项式为 '; cr='余多项式为 '; disp([cq,poly2str(q,'s')]),disp([cr,poly2str(r,'s')]) 2.6 A=[11 12 13;14 15 16;17 18 19]; PA=poly(A) PPA=poly2str(PA,'s') 第三章： 3.1 n=(-10:10)'; y=abs(n); plot(n,y,'r.','MarkerSize',20) axis equal grid on xlabel('n') 3.2 x=0:pi/100:2*pi; y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); plot(x,y),grid on; 3.3 t=0:pi/50:2*pi; x=8*cos(t); y=4*sqrt(2)*sin(t); z=-4*sqrt(2)*sin(t); plot3(x,y,z,'p'); 综合型设计实验 题目：基于PLC机电一体化组合实训 姓名：程新华王玉崔 学号： 1000407005 1000407004 指导教师：叶军 专业年级： 10级机电一班 所在学院和系：机械工程学院 完成日期： 2013年7月23日 基本指令的编程练习 （一）与或非逻辑功能实训 在S21 S7-200模拟实训挂箱（一）上完成实训。 一、实训目的 1、熟悉PLC 实训装置，S7-200系列编程控制器的外部接线方法。 2、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。 3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。 二、基本指令编程练习的实训面板图 基本指令变成练习 三、梯形图参考程序 通过判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后再输入并运行程序加以验证。 实训参考程序 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 左图中的接线孔，通过防转座插锁紧线与PLC 的主机相应输入输 出插孔相接。I 为输入点，Q 为输出点。 上图中下面两排I0.0~I1.1为输入按键和开关，模拟开关量的输入。 上面一排Q0.0~Q1.1是LED 指示灯，接PLC 主机输出端，用以模拟量负载的通断。 面板上的1M 和2M 接地线，1L+、2L+接24V 电压。 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1基于MATLAB的汽车运动控制系统设计仿真
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