经典随动控制系统

学习好资料欢迎下载山东科技大学《自动控制原理》（经典部分）课程教案授课时间：2007－2008学年第1学期适用专业、班级：自动化2005－1、2、3班**人：***编写时间：2007年7月)())()m n s z s p --221)(1)21)(1)i j s s T s T s ζττζ++++++ 极点形成系统的模态，授课学时：2学时章节名称第二章第三节控制系统的结构图与信号流图（1）备注教学目的和要求1、会绘制结构图。

2、会由结构图等效变换求传递函数。

重点难点重点：结构图的绘制；由结构图等效变换求传递函数。

难点：复杂结构图的等效变换。

教学方法教学手段1、教学方法：课堂讲授法为主；用精讲多练的方法突出重点，用分析举例的方法突破难点。

2、教学手段：以传统的口述、粉笔加黑板的手段为主。

教学进程设计（含教学内容、教学设计、时间分配等）一、引入（约3min）从“用数学图形描述系统的优点”引入新课。

二、教学进程设计（一）结构图的组成（约7min）1、信号线：表示信号的传递方向。

2、方框：表示输入和输出的运算关系，即C(S)=R(S)*G(S)。

3、比较点：表示两个以上信号进行代数运算。

4、引出点：一个信号引出两个或以上分支。

（二）结构图的绘制（约40min）绘制：列写微分方程组，并列写拉氏变换后的子方程；绘制各子方程的结构图，然后根据变量关系将各子结构图依次连接起来，得到系统的结构图。

例题讲解。

（二）结构图的简化（约46min）任何复杂的系统结构图，各方框之间的基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。

方框结构图的简化是通过移动引出点、比较点、交换比较点，进行方框运算后，将串联、并联和反馈连接的方框合并，求出系统传递函数。

1、串联的简化：12()()()G s G s G s=2、并联的简化：12()()()G s G s G s=±3、反馈连接方框的简化：11()()1()()G ssG s H sΦ=4、比较点的移动：移动前后保持信号的等效性。

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。

绪论单元测试1【判断题】(100 分)自动控制理论经历了经典控制理论、现代控制理论和近代控制理论三个发展阶段。

A.错B.对第一章测试1【单选题】(10 分)下列系统中属于开环控制的为（）。

A.家用空调器B.普通车床C.无人驾驶车D.自动跟踪雷达2【单选题】(10 分)下列系统属于闭环控制系统的为（）。

A.家用电冰箱B.传统交通红绿灯控制C.自动流水线D.普通车床3【单选题】(10 分)下列系统属于定值控制系统的为（）。

A.自动跟踪雷达B.自动化流水线C.家用空调D.家用微波炉4【单选题】(10 分)下列系统属于随动控制系统的为（）。

A.火炮自动跟踪系统B.家用空调器C.自动化流水线D.家用电冰箱5【单选题】(10 分)下列系统属于程序控制系统的为（）。

A.传统交通红绿灯控制B.火炮自动跟踪系统C.家用空调器D.普通车床6【单选题】(10 分)（）为按照系统给定值信号特点定义的控制系统。

A.连续控制系统B.离散控制系统C.线性控制系统D.随动控制系统7【单选题】(10 分)下列不是对自动控制系统性能的基本要求的是（）。

A.准确性B.快速性C.稳定性D.复现性8【单选题】(10 分)下列不是自动控制系统基本方式的是（）。

A.开环控制B.复合控制C.闭环控制D.前馈控制9【单选题】(10 分)下列不是自动控制系统的基本组成环节的是（）。

A.测量变送器B.控制器C.被控变量D.被控对象10【单选题】(10 分)自动控制系统不稳定的过度过程是（）。

A.发散振荡过程B.其余选择都不是C.单调过程D.衰减振荡过程第二章测试1【单选题】(10 分)自动控制系统的数学模型为（）。

A.热学方程B.梅森公式C.微分方程、传递函数、动态结构框图、信号流图D.状态方程、差分方程2【单选题】(10 分)以下关于传递函数的描述，的是（）。

A.传递函数取决于系统和元件的结构和参数，并与外作用及初始条件有关B.传递函数是一种动态数学模型C.传递函数是复变量的有理真分式函数D.一定的传递函数有一定的零极点分布图与之相对应3【单选题】(10 分)系统的传递函数是由系统的（）决定的。

随动系统的多电机同步控制方法研究一、什么是随动系统呀。

随动系统呢，就像是一个特别听话的小跟班。

比如说我们想要控制一个机械臂去抓取东西，这个机械臂要根据我们的指令快速又准确地动起来，这背后就有随动系统在起作用哦。

它能根据输入的信号，让某个部件按照特定的规律运动，就像我们指挥它向左它就向左，指挥它快一点它就快一点，是不是超级酷。

二、多电机同步控制的重要性。

在很多复杂的机器设备里，不是只有一个电机在工作的。

就好比一个大型的机器人，它的各个关节可能都需要电机来驱动。

如果这些电机不能同步工作，那就会乱套啦。

想象一下，机器人的一条腿走得快，一条腿走得慢，那肯定会摔倒的。

所以多电机同步控制就是要让这些电机像训练有素的士兵一样，整齐划一地工作。

这样设备才能稳定、高效地运行，不会出岔子。

三、现有的多电机同步控制方法。

1. 开环控制方法。

这种方法比较简单直接。

就像是我们给每个电机一个固定的指令，然后就不管它们了。

但是呢，这种方法有个很大的缺点，就是不够精确。

因为电机在实际运行过程中可能会受到各种干扰，比如摩擦力、负载的变化等。

这样就很容易出现电机不同步的情况，就像一群人一起跑步，没有监督的话，慢慢地就会拉开距离。

2. 闭环控制方法。

这个方法就比较聪明啦。

它会在电机运行过程中不断地检测电机的状态，然后根据检测到的结果来调整电机的运行。

就像是有个小老师在旁边看着，谁跑得慢了就催一下，谁跑得快了就拉一下。

这样就能保证电机之间的同步性。

不过呢，这种方法也不是完美的，它的控制算法可能会比较复杂，需要更多的计算资源。

四、研究新的多电机同步控制方法的方向。

1. 智能控制算法。

我们可以研究一些智能的控制算法，像神经网络算法。

神经网络就像是一个超级大脑，它能学习电机的运行规律，然后根据这些规律来控制电机同步。

这就好比是让电机学会自己调整，它们之间互相配合得更加默契。

不过这种算法也有挑战，就是需要大量的数据来训练，而且算法的参数也不好确定。

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。

经典控制理论知识点总结1、自动控制：是没有人直接参与的情况下，利用控制器或控制装置来控制机器、设备或者生产过程等，使其受控物理量自动地按照预定的规律变化，以达到控制目的。

2、开环控制系统定义：被控装置和被控对象之间只有顺向作用，无反向作用特点：系统结构简单、成本低、调整方便；控制精度低；抗干扰能力差。

3、闭环控制系统定义：把输出量直接或者间接的反馈到系统的输入端，形成闭环特点：输出量参与系统的控制；结构复杂、成本高、适应性强；控制精度高；抗干扰能力强。

4、自动控制系统分类恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；单输入单输出系统与多输入多输出系统。

5、受控对象：指接收控制量并输出被控制量的装备或设备参考输入量（设定值、给定值）：系统的给定输入信号，或称希望值自动控制系统的性能要求：稳定性；准确性，快速性。

6、自动控制理论的发展的三个阶段：经典控制理论；现代控制理论；智能控制理论。

7、列写系统微分方程的一般步骤为：（1）确定系统的输入变量和输出变量（2）从输入端开始，按照信号的传递顺序，依据各变量所遵循的物理、化学等定律，列写各变量之间的动态方程，一般为微分方程组（3）消去中间变量，得到输入变量、输出变量的微分方程（4）标准化拉氏反变换：留数法。

8、传递函数的定义：在零初始条件下，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比，称为线性定常系统的传递函数微分方程在时间域，传递函数在复数域传递函数的性质传递函数只适用于线性定常系统；传递函数是在零初始条件下定义的；传递函数可以有量纲；传递函数表示系统的端口关系；传递函数描述了系统的固有特性传递函数的表达式有理分式形式（特征多项式型）零、极点形式（首一型）时间常数形式（尾一型）。

9、动态性能的五个指标延迟时间(稳态值50%)；上升时间（稳态值10%-90%，非一阶0-稳态值）；峰值时间；调节时间；超调量（或最大超调量）。

10、一阶单位阶跃系统的动态性能指标：调节时间t=3T(5%误差带)，t=4T(2%误差带)延迟时间t=0.69T上升时间t=2.20T峰值时间，超调量不存欠阻尼二阶系统的动态性能指标（P72）一对靠的很近或相等的零、极点，彼此将相互抵消，其结果使留数等于零，此类零、极点称为偶极子闭环主导极点，它应满足以下两个条件：（1）在s平面上，距离虚轴比较近，且附近没有其他的零点和极点（2）其实部的绝对值比其他极点实部的绝对值小5倍以上。

浅析ＰＬＣ控制的多电机同步系统摘要:通过对不同控制方法的分析,介绍了利用Omron系列PLC做为主控元件的多电机同步运行系统。

关键词:PLC 同步随动闭环电动机近年来,随着我国包装,分切,印刷,涂层等行业的蓬勃发展,做为配套的电气控制环节则对产品的质量起着关键的作用,目前以PLC做为中心控制元件的设备占有相当大的比重,并以其精确的控制,稳定的工作状态占据了十分重要的地位。

而在这些控制系统中核心问题便是各动力驱动轴的同步运行,即各电机的同步运行。

本文将介绍分析几种以OMRON系列PLC作为主控元件来实现多电机同步运行的方案。

1 系统控制方案1.1 随动系统随动系统,即一台电机作为主电机,另外一台或多台作为随动电机,随动电机紧跟着主电机运行;控制系统的基本组如图1所示。

在该系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过一定的运算转换为执行装置的控制信号,如变频器的频率,进而驱动主电机运行,通过编码器监测电机的实际运行速度,并将这一信号作为随动电机的控制命令,随动电机紧随这一速度便可实现两台电机的同步运行。

1.2 闭环系统闭环控制系统,即两台电机由同一控制器(PLC)发出控制信号,然后再各自构成闭环系统,紧随控制器发出的信号,即可实现多电机的同步运行;控制系统的基本组如图2所示。

在这个系统中由PLC接受来自上位机发来的控制信号,经过运算转换为执行装置的控制信号,同时发到两台电机的驱动器中,由于控制命令是相同的, 通过编码器监测电机的实际速度,与控制命令进行比较,构成闭环控制系统,这样只要两台电机的都紧随控制命令运行便可实现同步。

1.3 随动闭环系统随动闭环控制系统,综合了随动系统和闭环控制系统的特点,在随动控制系统的基础上构成了闭环控制。

两台电机驱动器由同一控制器(PLC)发出控制信号,并各自构成闭环系统,将辅电机的实际速度实时的与主电机进行比较,综合调整,使辅电机紧随主电机的运行速度,即可实现多电机的同步运行。

主动式随动控制系统的研究与应用随着社会的发展和科技的进步，人们对于各种工业设备的要求越来越高。

主动式随动控制系统作为一种新型的控制技术，在工业设备控制领域中应用越来越广泛。

本文将从系统概述、研究现状、应用领域等方面详细探讨主动式随动控制系统的相关内容。

一、系统概述主动式随动控制系统是一种基于传感技术和计算机技术相结合的控制系统。

它能够实现对于工业设备的精准控制，保证设备的稳定性和工作效率，同时避免了因为系统误差而引起的人身伤害和生产环境的安全问题。

该系统主要由传感器、计算机、执行器等部分构成。

传感器负责采集设备的状态信息并输出电信号，计算机对这些信息进行处理和分析，并发出控制信号，执行器根据控制信号调节设备的运行状态。

该系统具有自我适应能力，能够及时对设备状态做出反应，从而实现对设备的精准控制。

二、研究现状主动式随动控制系统在国内外的研究领域中已经取得了一定的成果。

现在的研究主要集中在以下几个方面：1、系统建模。

通过对系统内部结构及各个部分功能的分析和研究，建立起完整的系统模型，为后续的控制策略设计提供基础支持。

2、控制算法。

针对不同的设备和操作环境，研究合适的控制算法，实现对设备的精准控制。

3、传感技术。

研究不同类型的传感器，以及传感器的选择和配置，实现对设备状态的准确采集。

4、执行器技术。

研究与之相匹配的执行器，以及执行器的工作原理和调节功能，实现对设备的精准控制。

5、系统应用。

将主动式随动控制系统应用到实际工业生产环境中，对系统的性能和效能进行测试和改进。

三、应用领域主动式随动控制系统在自动化生产线、飞机导弹、机器人等领域中有着广泛的应用。

下面就给大家简单介绍一下这些领域的应用情况。

1、自动化生产线。

主动式随动控制系统实现了对自动化生产线上的机器设备的自动控制，并且能够保证生产线的稳定性和生产效率。

2、飞机导弹。

主动式随动控制系统能够实现对飞机导弹姿态和飞速的精准调节，保证导弹的准确飞行，避免其意外掉落。

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。