随动控制系统

课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：火炮跟踪随动控制系统专业：班级：姓名：学号：课程设计任务书一、设计题目：车载武器随动系统设计二、设计任务：设计一个随动系统，使其发射端口在要求的精度和时间X围内跟踪目标.三、设计计划：1.查阅相关资料2.确定设计方案3.进展设计并定稿四、设计要求：要求设计的随动系统在跟踪过程有足够的稳定性与快速性指导教师：徐建华教研室主任：徐建华时间：2011年12月9 日中国矿业大学某某学院课程设计成绩评定表摘要随动控制系统又名伺服控制系统。

其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。

随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定X围内。

这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。

其特点是输入为未知。

本文对一个随动系统进展研究，在准确把握研究的方向根底上，始终以系统的高运行性能为目标，在控制系统的稳定性，快速性，准确性这三者之间的固有矛盾中寻找最优的平衡点。

通过建立模型，元件确定，参数分析，串联校正四大模块，整合自动控制理论的各个知识点，包含了经典控制理论的大局部内容，知识点相互穿插，严密联系，并有机结合成一篇完整的论文。

目录一系统设计的步骤――――――――――――――――――――――――― 1 1.1 设计方案―――――――――――――――――――――――――――1―――――――――――――――――――― 1 ――――――――――――――――――――――――11.2 系统的方框图与开环传函――――――――――――――――――――52.1系统方框图――――――――――――――――――――――――――52.2系统开环传函―――――――――――――――――――――――――61.3 火炮系统的工作过程――――――――――――――――――――――6 1.4 性能指标确实定――――――――――――――――――――――――6 二控制系统方案和主要元部件的选择―――――――――――――――――72.1 系统方案―――――――――――――――――――――――――――7 2.2 元部件选择――――――――――――――――――――――――――7 三开环增益和静态误差计算―――――――――――――――――――――83.1 系统无测速反响――――――――――――――――――――――――8 3.2 系统参加测速反响―――――――――――――――――――――――8――――――――――――――――――――――――9 ――――――――――――――――――――――――9 ―――――――――――――――――――――――――10 3.3 静态误差的计算――――――――――――――――――――――――11 四动态分析和校正装置的设计――――――――――――――――――――13 五结论――――――――――――――――――――――――――――――15 六设计体会――――――――――――――――――――――――――――16 七参考文献――――――――――――――――――――――――――――17一系统设计的步骤1.1设计方案(1)控制任务：控制火炮跟踪目标，确定目标位置,适时开炮击中目标。

自动控制原理课程设计——位置随动系统
在工业自动化领域，位置随动系统扮演着重要的角色。

它能够使驱动装置根据指令精确地移动到指定位置，并保持稳定。

位置随动系统的核心是自动控制系统，该系统通过反馈机制实时监测和调整驱动装置的位置。

在位置随动系统中，通常采用步进电机或伺服电机作为驱动装置。

这些电机能够根据控制系统的指令精确地转动一定的角度，从而实现位置的精确控制。

为了确保系统的稳定性，通常会采用闭环控制，即通过位置传感器实时监测电机的位置，并将位置信息反馈给控制系统。

在自动控制原理课程设计中，学生需要了解并掌握位置随动系统的基本原理、组成和实现方法。

学生需要自行设计并实现一个简单的位置随动系统，通过实验验证系统的性能和稳定性。

在设计过程中，学生需要考虑系统的硬件组成、控制算法的选择和实现、传感器选择和校准、系统调试和优化等方面的问题。

学生需要通过理论分析和实验验证相结合的方法，不断优化和完善系统设计。

通过这个课程设计，学生可以深入了解自动控制原理在实际应用中的重要性，提高自己的动手能力和解决问题的能力。

同时，这个课程设计也可以为学生未来的学习和工作打下坚实的基础。

随动系统控制原理随动系统控制原理是指一种自动控制系统，其目的是根据外部输入信号或反馈信号，使系统的输出能够追随或响应这些信号的变化。

随动系统广泛应用于工业控制、航空航天、自动化生产等领域，能够实现对复杂系统的高效控制。

随动系统的控制原理主要包括以下几个方面：1. 反馈控制：随动系统通过传感器获取系统的输出信号，并将其与期望值或输入信号进行比较，从而实现反馈控制。

反馈控制可以使系统具有自适应能力，能够根据外部条件的变化及时调整系统的输出。

2. 控制算法：随动系统的控制算法是实现系统控制的核心部分，常见的控制算法包括比例控制、积分控制、微分控制以及PID控制等。

这些控制算法能够根据系统的特性和要求，对系统的输出进行精确调节和控制。

3. 系统建模：在设计随动系统控制器之前，需要对系统进行建模分析，包括系统的动态特性、传递函数、稳定性等。

通过系统建模可以更好地了解系统的工作原理，为控制器的设计提供参考依据。

4. 稳定性分析：随动系统的稳定性是系统控制的重要指标，稳定的系统能够在外部干扰的情况下保持稳定的输出。

通过稳定性分析可以评估系统的控制性能，避免系统出现不稳定的情况。

5. 实时性要求：随动系统控制原理要求系统能够实时响应外部信号的变化，保持系统的稳定性和准确性。

因此，控制系统的响应速度和实时性是设计控制器时需要考虑的重要因素。

综上所述，随动系统控制原理是一种重要的控制方法，通过合理的控制算法和反馈控制实现系统的自动控制和调节。

掌握随动系统控制原理，能够提高系统的控制性能，实现系统的高效运行和稳定控制。

在实际应用中，随动系统控制原理被广泛应用于各个领域，为工程技术的发展和自动化生产的实现提供了重要的技术支持。

随动控制系统的定义随动控制系统（Servomechanisms）是指一种能够根据外部输入信号进行自动调整的反馈控制系统，通俗地说，就是一种能够自我调整的控制系统。

随动控制系统通常用于自动化、航空等领域，其主要作用是对于给定的输入信号进行处理，从而使输出信号实现最优的控制。

随动控制系统的主要组成部分包括输入信号、执行机构、测量元件和控制器。

输入信号是待处理的信号，随动系统通过执行机构将输入信号转化为输出信号，测量元件用来测量输出信号的值，控制器则根据测量元件获得的反馈信号来自动调整执行机构的工作状态，以期达到预定的输出信号。

随动控制系统的工作原理基于反馈控制理论，即随动控制系统能够通过反馈来实现系统的自我调整。

在随动控制系统中，反馈信号用来测量系统当前状态与期望状态之间的偏差，控制器根据这个反馈信号来调整执行机构的行动，使输出信号不断逼近期望状态，实现控制目标。

随动控制系统具有许多优势。

首先，它能够自动调整系统的反应特性，使得控制系统具有更好的可靠性和稳定性；其次，它能够对于外部输入信号作出快速、准确的响应；最后，它还能够通过反馈机制来纠正系统出现的误差，提高控制精度和性能。

随着现代科学技术的不断发展，随动控制系统已经被广泛应用于各个领域，尤其是在航空、航天、机器人等高科技领域中。

例如，随动控制系统被用于自动驾驶汽车、自动驾驶无人机、机器人软件等方面。

在未来的日子里，随动控制系统将会有更广泛的应用，带来更多的创新和发展。

总之，随动控制系统是一种能够自我调整的反馈控制系统，它具有许多优势，在各个领域中均有广泛应用。

未来，随动控制系统将对于我们的生产和生活产生越来越大的影响。

习题一、填空题：1．干扰是指除操作变量以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素；2．被控对象是指需要实现控制的设备、机器或生产过程，称为对象。

3．被控变量是指对象内要求保持给定数值的工艺变量称为被控变量。

4．工艺变量通常分为直接变量，间接变量，安全变量三大类；5．直接变量是指和生产过程有着密切关系、或者说存在直接关系的，它的改变决定着产品的质量和数量。

6．间接变量是指和生产过程没有直接关系，并不直接决定着产品的数量和质量。

；7．安全变量是指既和生产过程没有直接的关系，同时也不存在间接关系，但它们影响着生产的安全性。

8．给定值是被控变量的预定值称为给定值。

它反映的是工艺过程的具体要求。

9．操作变量是指受到控制装置操纵，用以使被控变量保持给定值的物料量或能量。

10．偏差偏差=实际值-给定值11．闭环控制系统通常包括定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统；12．定值控制系统是指被控变量的给定值恒定不变。

13．随动控制系统是指给定值不断变化，而且变化是随机的。

14．程序控制系统是指给定值不断变化，但x=x(t)是已知的。

15．偏差产生的原因通常分为由于干扰导致实际值发生了变化：给定值发生了变；计量误差而引起的偏差。

三个方面。

16．闭环控制系统通常是由检测元件和变送器；比较机构；调节装置；执行器四个部分组成的。

17．检测元件和变送器的作用是把被控变量y（t）转化为测量值z（t），z（t）是统一标准信号；比较机构的作用是计算偏差e（t）；调节装置的作用是依据偏差的大小、正负，按照一定的规律给出调节作用；执行器的作用是接受调节器送来的信号p（t）,发出相关的信号，改变操作变量。

18．自动控制系统中流动的是信号流。

19．LC表示的是液位控制器；L是指液位；C是指控制。

20．自动控制系统的静态是指被控变量y（t）不随时间而变化的平衡状态称为系统的“静态”；动态是指被控变量y（t）随时间而变化的平衡状态称为系统的“动态”；过渡过程是指调节系统在受到外作用下，从一个平衡状态进入到新的平衡状态的整个过程称为控制系统的过渡过程；21．干扰的理想形式有阶跃扰动，斜坡扰动，正弦波扰动，脉冲扰动；22．过渡过程的主要形式有非周期衰减过程，又叫单调过程，衰减振荡过程，等幅振荡过程，发散振荡过程；23．定值控制系统衰减比通常规定在4：1 范围内；随动控制系统衰减比通常规定在10：1 范围内；24．过渡过程的品质指标有衰减比，振荡周期或频率，余差，最大偏差或超调量；过渡时间。

课程设计名称：自动控制原理课程设计题目：火炮跟踪随动控制系统课程设计任务书一、设计题目：车载武器随动系统设计二、设计任务：设计一个随动系统，使其发射端口在要求的精度和时间范围内跟踪目标.三、设计计划：1.查阅相关资料2.确定设计方案3.进行设计并定稿四、设计要求：要求设计的随动系统在跟踪过程有足够的稳定性与快速性课程设计成绩评定表摘要随动控制系统又名伺服控制系统。

其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。

随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。

这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等。

其特点是输入为未知。

本文对一个随动系统进行研究，在准确把握研究的方向基础上，始终以系统的高运行性能为目标，在控制系统的稳定性，快速性，准确性这三者之间的固有矛盾中寻找最佳的平衡点。

通过建立模型，元件确定，参数分析，串联校正四大模块，整合自动控制理论的各个知识点，包含了经典控制理论的大部分内容，知识点相互穿插，紧密联系，并有机结合成一篇完整的论文。

目录一系统设计的步骤――――――――――――――――――――――――― 1 1.1 设计方案―――――――――――――――――――――――――――11.1.1 控制系统的基本组成――――――――――――――――――――11.1.2 系统的构造――――――――――――――――――――――――11.2 系统的方框图及开环传函――――――――――――――――――――52.1系统方框图――――――――――――――――――――――――――52.2系统开环传函―――――――――――――――――――――――――6 1.3 火炮系统的工作过程――――――――――――――――――――――6 1.4 性能指标的确定――――――――――――――――――――――――6 二控制系统方案和主要元部件的选择―――――――――――――――――7 2.1 系统方案―――――――――――――――――――――――――――7 2.2 元部件选择――――――――――――――――――――――――――7 三开环增益和静态误差计算―――――――――――――――――――――83.1 系统无测速反馈――――――――――――――――――――――――8 3.2 系统加入测速反馈―――――――――――――――――――――――83.2.1劳斯判据分析――――――――――――――――――――――――93.2.1 根轨迹分析――――――――――――――――――――――――93.2.3频域分析―――――――――――――――――――――――――10 3.3 静态误差的计算――――――――――――――――――――――――11 四动态分析和校正装置的设计――――――――――――――――――――13 五结论――――――――――――――――――――――――――――――15 六设计体会――――――――――――――――――――――――――――16 七参考文献――――――――――――――――――――――――――――17一系统设计的步骤1.1设计方案1.1.1 控制系统的基本组成:(1)控制任务：控制火炮跟踪目标，确定目标位置,适时开炮击中目标。

自动控制系统的分类常用的自动控制系统分类方法如下。

1．按控制原理的不同自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。

1）开环控制系统在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。

开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统，由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。

主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制及机械手和生产自动线。

2）闭环控制系统闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。

闭环控制系统又称反馈控制系统。

2．按给定信号（输入量）的变化规律分类自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

1）恒值控制系统若系统输入量为一定值，要求系统的输出量也保持恒定，此类系统称为恒值控制系统。

这类控制系统的任务是保证在扰动作用下被控量始终保持在给定值上，在生产过程中的恒转速控制、恒温控制、恒压控制、恒流量控制、恒液位高度控制等大量的控制系统都属于这一类系统。

对于恒值控制系统，着重研究各种扰动对输出量的影响，以及如何抑制扰动对输出量的影响，使输出量保持在预期值上。

恒值控制系统又称为自动调节系统，其主要特征是给定量不变。

2）随动控制系统给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化而变化，如跟踪卫星的雷达天线系统。

随动系统的输入信号是一个随时间任意变化的函数（事先无法预测其变化规律），系统的任务是在存在扰动的情况下，保证输出量以一定的精度跟随输入信号的变化而变化。

在这种系统中，输出量通常是机械位移、速度或加速度。

随动系统中，若给定量变化是任意的，则称为自动跟踪系统或伺服系统，研究的重点是系统输出量跟随输入量的准确性和快速性。

随动系统在工业、交通和国防等部门有着极为广泛的应用，如机床的自动控制、舰船的操舵系统、火炮控制系统及雷达导航系统等。

3）程序控制系统若系统的输入量按一定的时间函数变化，但其变化规律是预先知道和确定的，给定值按一定时间函数变化，要求输出量与给定量的变化规律相同，此类系统称为程序控制系统。

随动控制系统的定义一、引言随动控制系统是一种基于反馈原理和自动调节机制的控制系统，它能根据被控对象的状态和环境变化，实时调整控制器的输出，以实现对被控对象的精确控制。

在工业、军事、航天等领域都有广泛的应用。

二、随动控制系统的特点随动控制系统具备以下几个特点：1. 实时性随动控制系统需要实时获取被控对象的反馈信息，并根据反馈信息进行实时调整控制器的输出。

这要求系统具备较高的响应速度和计算能力。

2. 精确性随动控制系统的目标是实现对被控对象的精确控制。

它需要具备较高的控制精度，并能够应对各种干扰和误差，保证控制效果的稳定性和准确性。

3. 自适应性随动控制系统要能够自适应不同的工作环境和参数变化。

它需要能够根据环境的变化自动调节控制策略和参数，以实现最佳控制效果。

4. 鲁棒性随动控制系统需要具备较好的鲁棒性，即对被控对象参数变化、干扰和噪声等因素的鲁棒性。

它需要能够在各种不确定因素的影响下依然能够保持较好的控制性能。

三、随动控制系统的组成随动控制系统由以下几个主要组成部分构成：传感器用于将被控对象的状态转换为电信号或数字信号，以便输入到控制器进行处理。

传感器的选择和性能直接影响到系统对被控对象状态的感知精度。

2. 控制器控制器是随动控制系统的核心部分，它根据传感器提供的反馈信息和设定的控制目标，计算出控制信号，通过执行机构对被控对象进行控制。

3. 执行机构执行机构接收控制器的控制信号，并将其转化为机械运动或其他形式的控制行为，对被控对象进行实际控制。

4. 反馈回路反馈回路将执行机构输出的控制效果反馈给控制器，用于系统对控制器输出进行实时调节，以实现对被控对象的精确控制。

5. 通信接口通信接口用于传输反馈信息、控制信号和其他辅助信息。

它可以是有线或无线的方式，如串口、以太网、无线电等。

四、随动控制系统的应用随动控制系统广泛应用于各个领域，特别是在以下几个方面具有重要应用价值：1. 工业自动化随动控制系统在工业自动化领域中被广泛应用，如机器人控制、智能制造、自动化生产线等。

经典控制系统——随动控制系统设计1，概述控制技术的发展使随动系统广泛地应用于军事工业和民用工业，随动系统是一种带反馈控制的动态系统。

在这种系统中输出量一般是机械量，例如：位移，速度或者加速度等等。

反馈装置将输出量变换成与输入量相同的信号，然后进行比较得出偏差。

系统是按照偏差的性质进行控制的，控制的结果是减少或消除偏差，使系统的输出量准确地跟踪或复现输入量的变化。

系统中的给定量和被控制量一样都是位移（或代表位移的电量），可以是角位移，也可以是直线位移。

根据位置给定信号和位置反馈反馈信号以及两个信号的综合比较来分类，可分成模拟式随动系统和数字式随动系统。

由于随动系统的输出量是一种机械量，故其输出常常以机械轴的运动形式表示出来。

该机械轴称为输出轴。

通常输出轴带动较大的机械负荷而运动，在随动系统中，如果被控量是机械位置或其导数时，这类系统称之为伺服系统。

位置随动系统的应用例子如:(1)机械加工过程中机床的定位控制和加工轨迹控制是位置随动系统的典型实例(2)冶金工业中轧刚机压下装置以及其它辅助设备的控制在轧制钢材的过程中，必须使上、下轧辊之间的距离能按工艺要求自动调整；焊接有缝钢管或钢板；要求焊机头能准确地对正焊缝的控制。

(3)仪表工业中各种记录仪的笔架控制，如温度记录仪、计算机外部设备中的x-y记录仪，各种绘图机以及计算机磁盘驱动器的磁头定位控制。

(4)制造大规模集成电路所需要的制图机、分布重复照相机和光刻机，机器人或机械手的动作控制等。

(5)火炮群跟踪雷达天线或电子望远镜瞄准目标的控制:舰船上的自动探舱装置使位于船体尾部的舱叶的偏角模仿复制位于驾驶室的操作手轮的偏转角,以便按照航向要求来操纵船舶的航向:陀螺仪惯性导航系统,各类飞行器的姿态控制等,也都是位置随动系统的具体应用。

2结构原理位置随动系统是一种位置反馈控制系统,因此,一定具有位置指令和位置反馈的检测装置，通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量，利用位置反馈装置随时检测得到的偏差信号放大以后，控制执行电机向消除偏差的方向旋转，直到达到一定的精度为止。