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自动控制理论要点与解题课程设计前言自动控制理论是现代科技领域中不可或缺的一门基础学科，它为各种自动化设备与系统提供了理论基础和设计指导。
本文旨在介绍自动控制理论的要点以及如何设计一门有效的自动控制理论解题课程，以帮助读者深入理解自动控制理论的核心概念和应用。
自动控制理论要点1. 控制系统基础控制系统是由输入、输出和控制器三部分组成的系统，其目的是使输出变量按照一定规律跟踪或控制输入变量，通常包括开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制方式中，输出变量的值不受反馈影响；闭环控制方式则通过对输出变量与参考变量的误差进行反馈调节，从而使输出变量趋近于参考变量。
2. 传递函数与稳定性控制系统的传递函数是指输入变量与输出变量之间的运动规律，在闭环控制系统中具有非常重要的意义。
通过传递函数，我们可以得到系统的阶数、极点、零点等重要信息，从而通过稳定性分析来保证系统能够稳定工作。
3. 根轨迹与频率响应根轨迹与频率响应是两种常见的控制系统分析方法，它们可以通过绘制系统特性曲线来分析控制系统的稳定性、动态响应和误差特性等，较为常用的工具有Bode图、Nyquist图等。
4. 控制器设计与优化对于控制系统，控制器的设计和优化非常重要，它通常分为以下几个方面：•Proportional (P) Control：通过比例控制实现闭环反馈，在稳态时输出变量趋近于稳态误差。
•Integral (I) Control：通过积分控制来补偿系统误差，从而减小稳态误差。
•Derivative (D) Control：通过导数控制来抑制系统的超调现象，从而加快系统响应速度。
•PID控制：PID控制器是P、I、D控制器的组合，可以用来稳定和调节各种控制系统，常用于工业自动化控制领域。
自动控制理论解题课程设计1. 教学目的本课程旨在帮助学生掌握自动控制理论的基本概念和应用技能，能够运用自动控制理论分析和解决各种实际问题。
2. 教学内容本课程将主要包括以下内容：•控制系统的基本概念和分类•传递函数与稳定性•根轨迹和频率响应分析方法•PID控制器的设计和实现3. 教学方法为了使学生更好地理解和掌握自动控制理论，本课程将采用多种教学方法，包括课堂讲授、案例分析、小组讨论和实验教学等。
雷达伺服系统设计与仿真作者：陈静来源：《城市建设理论研究》2013年第29期摘要：雷达伺服系统是自动控制理论的典型应用，本文主要介绍了雷达伺服系统的论证、设计过程和方法，阐述了以传递函数为基础的经典控制理论和现代控制理论，基于对雷达伺服系统的设计研究，对伺服系统进行仿真和性能评估，总结了分析和提高伺服系统性能的方法。
关键词：伺服系统设计过程仿真和性能评估控制理论中图分类号：TN95 文献标识码：A伺服系统设计伺服系统的设计方法通常有时间响应分析方法、根轨迹法和频率响应分析法三种。
伺服系统设计的主要技术指标有：工作范围、稳定性、过渡过程品质、系统精度、动态响应能力等。
我们在实际应用过程中，可以分静态设计和动态设计两步进行，这里主要阐述动态设计。
伺服系统动态性能指标伺服系统的动态设计的目的是通过选择适当的控制算法，以使系统的闭环特性满足伺服系统的主要性能指标：稳定裕量。
伺服带宽和过渡过程品质、系统截至频率跟踪误差。
结构谐振特性。
机械传动间隙。
在实际雷达伺服系统中，采用最优控制尽可能的缩短伺服系统的过渡时间，由于最优控制基于的被控对象模型不准确，对框架角速度估计又存在误差，而PID控制对于稳态控制更占优势，因此，实际天线伺服控制中需要采用集成控制策略将最优控制器与经典PID控制器有机结合起来。
控制器交接策略：当小范围稳定时采用PID控制；大角度范围转移时采用了最优控制。
伺服系统固有环节伺服系统的固有环节主要是指执行元件及其负载，当执行元件及其负载的传递函数的输入是功率放大器的输入电压，输出是天线轴上的转角。
通常我们用动态分析仪来测试伺服系统固有环节的频率特性，通过Matlab对测得的数据进行频率特性分析。
得到系统固有环节传递函数：其中：为开环增益；为转折时间，为自然频率；为阻尼比经典PID控制设计系统模型建立伺服系统固有环节为“积分+一阶惯性+二阶振荡”形式，为保证系统的指令跟踪精度，控制器采用“一阶滞后超前+PI”形式。
雷达系统的原理与设计雷达（Radar）是一种应用广泛的电子设备，主要用于探测目标物体的位置、速度和方向等信息。
雷达系统的应用非常广泛，有军事用途、民用用途、天气预测用途以及航空航天等领域。
本文将介绍雷达系统的原理与设计。
一、雷达系统的原理雷达系统的探测原理是利用电磁波与被探测物体的相互作用，通过回波信号来获取目标物体的位置、速度和方向等信息。
雷达系统主要由以下几部分组成：发射机、天线、接收机和信号处理器。
1、发射机发射机产生的电磁波被天线发射出去，电磁波在空间中传播，当遇到物体时，部分电磁波被反射回来，这种反射波称为回波信号。
发射机产生的电磁波频率很高，一般在兆赫到千兆赫之间，这些电磁波能够穿透一定厚度的物体，对于金属等导电材料来说，电磁波一般会被反射回来，因此雷达可以探测到这些物体的位置和方向信息。
2、天线雷达天线一般采用方向性天线，具有较高的增益和较小的波束宽度，能够产生一定方向性的电磁波。
天线的类型包括扫描式天线、相控阵天线等，根据不同的应用场景选择不同的天线。
3、接收机接收机主要负责接收并处理回波信号，其主要功能是将接收的信号转化为电压或电流信号，然后传输给信号处理器进行处理和分析。
接收机一般具有良好的灵敏度和选择性能，能够有效抑制干扰信号并提高目标信号的信噪比。
接收机的设计对雷达系统的性能有着重要的影响。
4、信号处理器信号处理器主要负责对回波信号进行处理和分析，以获取目标物体的位置、速度和方向等信息。
信号处理器通常采用数字信号处理技术，能够实现信号滤波、解调、采样、FFT等操作，其处理精度和速度对雷达性能有着决定性的影响。
二、雷达系统的设计根据雷达系统的不同应用场景，其设计也有所不同，因此雷达系统的设计应该根据特定的应用需求进行优化。
1、天线设计天线是雷达系统中非常关键的部分，其设计直接关系到雷达系统的探测性能和方向性，因此需要根据应用需求选取合适的天线类型。
对于航空雷达或者军用雷达等对目标方位和距离信号波束宽度有着严格要求的雷达，需要采用高增益和射向特性方向图的相控阵雷达天线。
雷达导引头伺服系统的研究与开发雷达导引头伺服系统的研究与开发引言：雷达导引头是一种用于制导导弹、飞机和舰船武器系统的关键组件。
它通过接收雷达信号并进行分析来实现目标的精确定位和跟踪。
而伺服系统则是控制导引头的关键技术之一，通过对导引头进行准确的控制，实现目标跟踪和精确制导的功能。
本文将介绍雷达导引头伺服系统的研究与开发。
一、雷达导引头伺服系统的工作原理：雷达导引头伺服系统主要由控制电路、电动机和传感器组成。
其中，控制电路用于接收并处理雷达信号，获取目标位置和速度信息。
根据这些信息，控制电路计算出导引头的运动轨迹，并通过控制电机实现对导引头的精准控制。
传感器则负责实时监测导引头的位置和反馈给控制电路，以实现闭环控制。
二、伺服系统的设计与研发：1. 伺服系统的设计要求：（1）精确性：伺服系统需要对目标进行精确的跟踪，确保导引头始终指向目标。
（2）快速性：伺服系统需要具备快速响应的能力，能够在短时间内调整导引头的位置。
（3）稳定性：伺服系统需要具备稳定的性能，能够在各种复杂环境下保持良好的工作状态。
2. 控制算法的优化：为了提高伺服系统的性能，研究人员们致力于对控制算法进行优化。
目前常用的控制算法包括比例-积分-微分（PID）控制算法和模糊控制算法。
PID算法通过对误差的比例、积分和微分进行调节，来实现更精确的控制。
而模糊控制算法则通过建立模糊规则库，根据不同情况下的输入输出进行推理，实现对导引头的优化控制。
3. 伺服系统的硬件设计：伺服系统的硬件设计也是开发过程中的重要环节。
为了实现快速而精确的控制，需要选择高精度的电动机和传感器，并与控制电路实现良好的匹配。
此外，为了提高伺服系统的可靠性和稳定性，还需要考虑电源、温度控制和防震等方面的设计。
三、伺服系统的性能测试与优化：1. 性能测试：在伺服系统研发完成后，需要进行性能测试，以评估系统的稳定性和性能是否满足设计要求。
性能测试包括静态测试和动态测试两个方面。
基于DSP的雷达伺服控制系统作者：孟春林来源：《电子技术与软件工程》2017年第18期摘要随着科技的发展，我国的雷达伺服控制系统已经取得了显著的发展，其中的内部结构相对的比较简单，相应的控制也更加的便易，在具体的运行过程中其效率也可以达到预期的效果，本文针对DSP展开研究，从而对雷达伺服控制系统展开深入的分析，提出相应的控制策略。
【关键词】数字信号处理器雷达伺服控制系统策略雷达伺服控制系统主要应用的领域更加的广泛，例如数控机床中的应用，还有现代战争中特种设备的应用，更加广泛的就是雷达天线的使用，而DSP指的就是数字信号处理器，这是一种全新的控制器件，依据数字信号处理器展开设计可以帮助系统确定组件中的元器件，使得雷达伺服控制系统更加的完善。
1系统主要部件的设计伺服机的选择是设计的核心和关键，伺服机的备选种类有很多种，而永磁同步电动机比起其他电动机具有很大的优势，通过考察永磁同步电动机的优点进行型号的选择。
在结构方面，永磁同步电动机具有优化的作用，由于技术的发展带动了永磁体的出现，在性能方面，永磁体能够实现机器的磁性保持不变，机器运作的稳定性能更加的高，其控制的精度也有了质的飞跃。
这种伺服机的抗干扰能力也是不容小觑的，依据原有的设计原理，可以实现机器的运行速度稳定，更为可贵的是能够和控制电源的频率一致，因此在速度方面的控制只需要改变电源的频率即可。
在实际的工作中，如果负载的变化较大，其抗干扰的特性表现的更加的突出，而且这种电机的能耗相对的较小，能够帮助系统节能。
2雷达伺服控制系统的硬件设计2.1伺服系统设计伺服系统是整个控制系统的核心部分，这一系统又被称作随机系统，而且能够实现自动化控制，系统的输出量可以表达输入量，并且其精度极高，同时能够有效的利用负反馈，实现闭环控制系统，这一系统有着自身的任务，就是调控控制信号，而且对信号的变化可以进行追踪，将系统的功率进行放大处理，对于驱动装置能够灵活的加以控制。
动中通天线伺服控制系统研究动中通天线伺服控制系统研究一、引言随着现代通信技术的不断发展，对高性能的通信设备的需求也越来越高。
天线作为通信系统中的重要组成部分，对信息的传输质量起着至关重要的作用。
传统的固定天线无法满足现代通信的要求，因此，动中通天线的研究变得尤为重要。
动中通天线是指具有旋转、俯仰和滚转运动能力的天线系统。
本文将着重研究动中通天线的伺服控制系统。
二、动中通天线的研究现状动中通天线的研究始于20世纪60年代。
当时，人们意识到固定天线无法满足用户对通信的需求，并开始研究能够实现旋转、俯仰和滚转运动的天线系统。
随着计算机技术的进步，伺服控制系统开始应用于动中通天线中。
伺服控制系统利用反馈机制和控制算法，实现天线的精确定位与跟踪。
三、动中通天线的伺服控制系统构成动中通天线的伺服控制系统主要由以下几个部分组成：传感器、控制器和执行器。
1. 传感器：传感器起到感知天线位置的作用，常用的传感器有陀螺仪、加速度计、磁力计等。
这些传感器能够准确测量天线运动的角度和速度，并将数据传输给控制器。
2. 控制器：控制器是伺服控制系统的核心部分，负责接收传感器传输的数据，并根据设定的控制算法计算出控制信号。
常见的控制算法有PID控制、模糊控制等。
控制器能够根据控制信号调整执行器的运动状态，实现对天线的定位和跟踪。
3. 执行器：执行器是伺服控制系统的执行部分，常用的执行器有电动机和伺服驱动器。
执行器根据控制器的指令，驱动天线进行旋转、俯仰和滚转运动。
四、动中通天线伺服控制系统的关键技术1. 传感器选择：合适的传感器选择对伺服控制系统至关重要。
传感器需要具备高精度、高采样率和稳定性的特点，以确保天线位置测量的准确性和实时性。
2. 控制算法设计：在伺服控制系统中，控制算法的设计直接影响到天线定位的准确性和跟踪的稳定性。
各种控制算法都有其特点和适用范围，需要根据实际情况选择合适的算法。
3. 执行器选用：执行器的选用需要考虑其输出力矩是否能够满足天线的运动需求，同时还需要考虑其响应速度和精度等参数。
关于动中通天线伺服控制系统的分析随着社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展，尤其在动中通天线伺服控制系统得以开发和应用后。
所谓天线伺服控制系统，其主要是起到控制天线的作用，使其能够准确地自动跟踪空中目标方向。
文章通过查阅相关资料，简要介绍了动中通天线伺服控制系统原理、天线平台伺服控制策略，以及动中通天线伺服控制系统设计与软件开发方面的内容，以期能够为促进动中通天线伺服控制系统的优化和发展提供有价值的参考。
标签：动中通；天线伺服控制系统；原理；策略；设计；软件开发前言近年来我国经济实力不断攀升，这与各个行业的飞速发展有着密切关系，人们的生活质量也有了更大的提升，此种形势下人们对各方面的要求也越来越高。
移动中通信稳定简称动中通，该项技术的应用可以充分改善传统天线伺服控制系统实时载体方面的弊端，特别在隔离载体运动状态、方向方面能够发挥很大的作用，并且保证天线波束瞄准线能够跟踪卫星，实现不间断通信。
若要充分达到此要求，则需要应用实时伺服控制系统，在整个过程中必须充分保证伺服控制系统的性能。
1 动中通天线伺服控制系统原理（1）动中通天线伺服控制系统组成动中通天线伺服控制系统可以划分为如下几个部分：一是天线组件；二是平台机构组件；三是伺服控制系统，具体见图1。
伺服控制系统包括：控制器、测角部件、直流力矩电阻、电机驱动器、二次电源、连接线、接插件等[1]。
（2）天线平台结构分析天线平台结构在整个伺服控制系统中占据着重要地位，尤其在平台随动跟踪回路中，在平台运行过程中，平台结构能够发挥很大的作用，如其是电机驱动的运行载体、是高质量的瞄准线、是有效荷载负载设备的装置等，同时其也可以起到指导、安装等作用。
另外，当有效载荷处于工作状态下时，其也可以控制回路中的执行电机产生的驱动力，并不断提升瞄准精度。
在天线伺服控制系统不断的优化中，天线平台已经发生了较大的变化，其无论在结构方面，或是在型式方面均与以往不同，同时也提升了对天线平台的要求，如其必须具有反應快、高精度以及动作迅速等特点[2]。
伺服控制系统的设计与应用伺服控制系统是一种能够对物理系统进行精确控制的系统，其应用范围非常广泛，从机械制造到航空航天，再到医疗设备等领域都有其身影。
本文将探讨伺服控制系统的设计与应用。
一、伺服控制系统的组成与原理伺服控制系统由三部分组成：传感器、控制器和执行机构。
其基本原理是反馈控制，即根据传感器测得的系统输出量与期望输出量之间的误差来实现对执行机构的控制。
控制器会通过对误差进行处理，输出适当的控制信号，控制执行机构的工作状态，使其不断逼近期望输出量。
因此，伺服控制系统能够对系统运动进行精确的控制。
二、伺服控制系统在机械制造中的应用在机械制造中，伺服控制系统的应用非常广泛。
比如在机床加工中，伺服控制系统可用于对工件进行精确定位和加工；在液压系统中，伺服控制系统可用于精确控制压力和流量；在自动化装配线中，伺服控制系统可用于实现精确的零件定位和装配。
三、伺服控制系统在机器人中的应用在机器人领域，伺服控制系统也是必不可少的一部分。
机器人需要通过伺服控制实现精确定位和动作的执行，从而完成各种各样的任务。
在机器人的关节处安装伺服电机，利用其精确的位置反馈信号，轻松实现机器人的各种动作。
四、伺服控制系统在医疗设备中的应用伺服控制系统还被广泛应用于医疗设备中，比如手术机器人等。
手术机器人需要操作极为精确，但医生手部的细微变化可能影响手术结果。
因此，伺服控制系统可以帮助手术机器人实现精确的移动和定位，从而减小手术操作的风险。
五、伺服控制系统的设计与优化伺服控制系统的设计需要考虑很多因素，如控制器的选型、传感器的选择和执行机构的设计等。
此外，要注意传感器信号的采集和处理，以及控制信号的输出类型和稳定性等问题。
同时，还需要针对具体的应用场景进行优化和调整，以达到最佳的控制效果。
总之，伺服控制系统是现代工业制造和科技发展的重要一环，其应用广泛，涉及面非常广，而其设计与优化也是非常重要的一环，必须充分考虑各种因素和应用场景，才能发挥出其最大的效益。
伺服控制系统- 概述第六章伺服控制系统第一节概述伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。
如防空雷达控制就是一个典型的伺服控制过程，它是以空中的目标为输入指令要求，雷达天线要一直跟踪目标，为地面炮台提供目标方位;加工中心的机械制造过程也是伺服控制过程，位移传感器不断地将刀具进给的位移传送给计算机，通过与加工位置目标比较，计算机输出继续加工或停止加工的控制信号。
绝大部分机电一体化系统都具有伺服功能，机电一体化系统中的伺服控制是为执行机构按设计要求实现运动而提供控制和动力的重要环节。
一、伺服系统的结构组成机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。
如图6-1给出了系统组成原理框图。
1、比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。
2、控制器通常是计算机或PID控制电图6-1伺服系统组成原理框图路，主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。
3、执行元件作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。
机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。
4、被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体。
一般包括传动系统、执行装置和负载。
5、检测环节是指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置。
一般包括传感器和转换电路。
在实际的伺服控制系统中，上述的每个环节在硬件特征上并不独立，可能几个环节在一个硬件中，如测速直流电机即是执行元件又是检测元件。
二、伺服系统的分类伺服系统的分类方法很多，常见的分类方法有:1、按被控量参数特性分类按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等各种伺服系统。
雷达位置伺服系统校正班级： 0xx班学号： xx姓名： xx指导老师： x老师—2011.12雷达位置伺服系统校正一、雷达天线伺服控制系统(一) 概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
又称随动系统。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。
伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。
位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。
位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。
随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。
由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。
伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。
此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。
通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。
因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。
本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。
系统的原理图如图1-1所示。
图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图(二) 系统的组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、执行机构。
以上部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。
现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：雷达天线； 2、被测量：角位置m θ；3、给定值：指令转角*m θ；4、传感器：由电位器测量m θ,并转化为U ；5、控制器：放大器，比例控制；6、执行器：直流电动机及减速箱。
（三）工作原理现在来分析该系统的工作原理。
由图1-1可以看出，当输入一个指定角m θ经过指令信号电位计，将角位移转换为电位计的电压输出，电压经过计算机系统输出到运放的输入端，在经过电压放大器输出到电动机的两端。
驱动雷达天线转动，当转动到指定位置*m θ，停止。
如果*m m m 0θθθ∆=-=，则反馈信号为0，不需要调整。
如果m 0θ∆>。
则经过反馈电位计将角位移信号转换为反馈电压输出，进行调整，只要输入与输出之间存在角度的差值，则就会有反馈电压信号的输出，直至输出的位置信号等于*m θ=m θ。
同理可得：如果给定角*m θ减小，则系统运动方向将和上述情况相反。
二、雷达天线伺服控制系统主要元部件（一） 位置检测器位置检测器作为测量元件，由指令信号电位计和反馈电位计组成位置（角度）检测器，两个电位器均由同一个直流电源S U 供电，这样可将位置直接转换成电量输出。
在控制系统中,单个电位器用作为信号变换装置，其输出与输入的函数关系为：0()()u t K t θ=式中0max K E θ=，是电刷单位角位移对应的输出电压，称为电位器传递系数，其中E 是电位器电源电压，max θ是电位器最大工作角。
对上式求拉氏变换，并令()[()]U s L u t =，()[()]s L t θθ=，可求得电位器传递函数为：0()()()U s G s K s θ== 可以看出电位器的传递函数是一个常值，它取决于电源电压E 和电位器最大工作角度max θ。
电位器可用图2-1的方框图表示。
图2-1 电位器方框图其中输入()X s 就是()s θ，输出()C s 就是()U s ，()G s 就是0K 。
我们认为反馈电位计的传递函数与指令信号电位计的相同在使用电位器时要注意负载效应。
所谓负载效应就是指在电位器输出端接有负载时所产生的影响。
当电位器接负载时，一般负载阻抗比较大，所以可以将电位器视为线性元件，其输出电压与电刷角位移之间成线性关系。
（二） 电压比较放大器电压比较放大器由1A 、2A 组成，其中放大器1A 仅仅起倒相的作用，2A 则起电压比较和放大作用，其输出信号作为下一级功率放大器的控制信号，并具备鉴别电压极性（正反相位）的能力。
电压比较放大器实际上是比较元件和一部分放大元件的组合，其职能是把测量元件检测到的被控量实际值与给定元件给出的参据量进行比较，求出它们之间的偏差，并经过电压型集成运算放大器的放大作用，将偏差信号放大。
具体说来就是：*ct ct ()U K U U =-其中ct 10K R R =-，又因*U U e -=（偏差），所以上式可以写成ct ct U K e =，对该式两边同时进行拉氏变换，可得电压比较运算放大器的传递函数为ct ct ()()()U s G s K E s == 从式子可以知道电压比较放大器的传递函数也是一个常值。
电压比较放大器可以用图2-2所示的方框图表示：E(s)U ct (s)G(s)图2-2 电压比较器方框图其中ct ()G s K =。
（三） 执行机构执行机构即执行元件，它的职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。
一般用来作为执行元件的有控制阀、电动机、液压马达等。
虽然随着科技的发展，近些年来，交流电动机在控制系统特别是调速系统中应用越来越广，使直流电动机的地位受到了严重的挑战。
但目前直流电动机在控制系统中仍占主要地位。
对于调速范围不大，动态响应要求不高的系统，可以使用普通直流电动机。
对于调速范围大，动态响应要求快的系统，特别是伺服系统（随动系统），则应采用直流伺服电动机。
直流伺服电动机是专门为控制系统特别是伺服系统设计和制造的一种电机。
它的转子的机械运动受输入电信号控制作快速反应。
直流伺服电动机的工作原理、结构和基本特征与普通直流电动机没有原则区别，但为了满足控制系统的要求，在结构和性能上做了一些改进，具有如下特点：1、采用细长的电枢以便降低转动惯量，其惯量大约是普通直流电动机的1/31/2。
2、具有优良的换向性能，在大的峰值电流冲击下仍能保持良好的换向条件。
3、机械强度高，能够承受住巨大的加速度造成的冲击力作用。
4、电刷一般都安排在几何中性面上，以确保正、反转特性对称。
本系统就是采用直流伺服电动机SM 作为带动负载运动的执行机构，系统中的雷达天线即为负载，电动机到负载之间通过减速器匹配。
直流伺服电动机在控制系统中广泛用作执行机构，用来对被控对象的机械运动实现快速控制，通过简化处理后的直流伺服电动机的微分方程为m mm 1d 2()()()()d t T t K u t K M t dtωω+=- 式中()M t 可视为负载扰动转矩。
根据线性系统的叠加原理，可分别求d ()u t 到m ()t ω和()M t 到m ()t ω的传递函数，以便研究在d ()u t 和()M t 分别作用下电动机转速m ()t ω的性能，将他们叠加后，便是电动机转速的响应特性。
所以在不考虑负载扰动转矩的条件下，即()0M t =时和在零初始条件下，即'm m (0)(0)0ωω==时，对上式各项求拉氏变换，并令m m ()[()]s L t ωΩ=，d d ()[()]U s L u t =，则得s 的代数方程为m m 1d (1)()()T s s K U s +Ω=由传递函数的定义，于是有m 1d m ()()()1s K G s U s T s Ω==+ ()G s 便是电枢电压d ()u t 到m ()t ω的传递函数，m T 是系统的机电常数。
这可以用图2-4所示的方框图来表示图2-4 直流伺服电动机方框图其中1m ()1K G s T s =+。
设减速器的速比为i ，减速器的输入转速为n ，而输出转速为'n ，则减速器的传递函数为'()()()g N s G s K N s == 其中g 1/K i =。
三、系统的开环增益的选择和系统的静态计算系统的原理框图可简化成如图3-1所示图3-1 雷达天线伺服控制系统原理框图给定角*m θ经电位器变成给定信号*U ，被控量经电位器变成反馈信号U ，给定信号与反馈信号产生偏差信号e ；偏差信号经放大器（电压比较放大器）得到d U ，d U 通过执行机构（直流伺服电动机）作用到雷达天线上，减小偏差，最终实现*m m θθ=。
这就是控制的整个过程。
，在不考虑干扰力矩的条件下，并适当的变换，就会得到雷达天线伺服控制控制系统的结构图，如图3-2所示：图3-2 雷达天线伺服控制系统结构图其中()R s 就是*m ()s θ，()C s 就是m ()s θ，g 1/K i =。
将方框图进行化简处理，可得系统的开环传递函数：m *m m ()()()()()(1)s C s KG s R s s s T s θθ===+ 其中0ct d 1g K K K K K K =。
简化后的系统方框图如图3-3所示：Km/(Tm*s+1)k 0Kw/(Tw*s+1)1/Iss θ（）W s （）*s θ（）U图3-3 系统简化方框图因系统的开环传递函数为：22Ks =S (105)(10)m T K K S θ+++（）其中K 为开环增益，m T 为直流伺服电动机的时间常数。
选取m 0.1T s =的直流伺服电动机作为执行机这是一个二阶系统，在没有校正设计前，取系统的阻尼比为0.5ζ=，代入m 0.1T =，由二阶系统的标准形式有：22K/(105)s =S (10)/(105)m m T K K T K Sθ++++（）2(10)/(105)n m W K T K ζ=++ 22K/(105)n m W T K =+计算得到：K=4.4 系统的开环传递函数为：20.38s =0.63S Sθ+（）这可以用系统的参数方框图表示，如图3-4所示：20.38s =0.63S Sθ+（）R(s)C (s)B(s)图3-4 系统参数方框图可以看出1ν=，是一型系统。
静态位置误差系数lim ()()p s K G s H s →==∞得到系统在阶跃输入作用下的稳态误差1101lim ()()1ss ps e G s H s K →===++四 系统的动态分析（一） 时域分析在第三章选择了系统的开环增益，并进行了静态计算，知道了系统的稳态误差为0，现在对系统进行动态分析。
在典型输入信号作用下，任何一个控制系统的时间响应都由动态过程和稳态过程两部分组成，动态分析就是对动态过程的分析。
动态过程又称过渡过程或瞬态过程，指系统在典型输入信号作用下，系统输出量从初始状态到最终状态的响应过程。
