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
班级
学号
指导老师
机电工程学院
2009年12月
目录一课程设计设计目的
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
七参考文献
一、课程设计目的：
通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。
二、设计任务：
速度伺服控制系统设计。
控制系统如图所示，要求利用根轨迹法确定测速反馈系数'
k，以
t
使系统的阻尼比等于0.5，并估算校正后系统的性能指标。
三、设计思想：
反馈校正：
在控制工程实践中，为改善控制系统的性能，除可选用串联校正方式外，常常采用反馈校正方式。常见的有被控量的速度，加速度反馈，执行机构的输出及其速度的反馈，以及复杂系统的中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中的一部分环节以实现校正，。从控制的观点来看，采用反馈校正不仅可以得到与串联校正同样的校正效果，而且还有许多串联校正不具备的突出优点：第一，
反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构和参数；第二，在一定
条件下，反馈校正装置的特性可以完全取代被包围环节的特性，反馈
校正系数方框图从而可大大削弱这部分环节由于特性参数变化及各
种干扰带给系统的不利影响。
该设计应用的是微分负反馈校正：
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
，表明微分负反馈不改变被包围环节的性质，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，改善
了系统的平稳性。
微分负反馈校正系统方框图
四、设计过程：
1.未校正系统如下图：
绘制开环传递函数G s H s （）（）=
K s s （+1）
的根轨迹图 系统的开环极点为1p =0，2p =-1，无开环零点。
（1） 根轨迹有2条，分别起始于1p =0，2p =-1，2条全部终止于无穷
远处。
（2） 根轨迹对称于实轴且连续变化。
（3） 实轴上的根轨迹段位于[-1,0]上。
（4） 渐近线2条，渐近线与实轴的交点为：
11a 10122
n m i
j
i j p z n m δ==-=---==-∑∑ 渐近线的倾角为：
a k ,0n 2
k m ππ?±==±=-（2+1） （5）根据分离点和会合点的公式：
''2()()()()(21)1()00
N s M s N s M s s s s -=+?-+?=解得： 1s 2=-， s d N K M s ||==-（s ）（）
14=- （6）分离点和会合点的分离角和会合角均为±090
（7）根轨迹与虚轴的交点：
2D s s s k 0=++=（） 2D j j k 0ωωω++=（）=-
由
2k 0ω-+=，0ω=，解得：0k 0ω==， 手工绘制系统的根轨迹图：
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 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
信息与计算科学 操作系统原理 课程设计报告 题目：银行家算法程序设计 班级： 姓名： 专业：
银行家算法程序设计 目录 1.绪论 (2) 2.需求分析 (2) 2.1功能需求 (2) 2.2数据需求 (2) 3. 总体设计 (2) 3.1功能模块设 (2) 3.2系统设计方案 (3) 3.3开发工具 (4) 4. 详细设计 (4) 4.1银行家算法中的数据结构 (4) 4.2银行家算法 (5) 4.3安全性算法 (6) 5. 调试与测试 (8) 6. 结论 (8) 结束语 (8) 参考文献 (9) 附录1－用户手册 (10) 附录2－源程序清单 (11)
1.绪论 20世纪末，随着计算机科学的发展，C语言的应用越来越广泛，很多程序都需要使用C语言来编写。C语言使用方便快捷，它已经成为计算机编程中不可缺少的一部分，而且它也被用于各个方面。例如：政府部门，银行，学校等等。 银行家算法是判断系统是否安全，并且允许其它进程来申请这里的资源，任何一个进程来申请资源时，必须先登记该进程对资源的申请要求然后由系统检查当前资源的状况，并用银行家算法和安全性算法来检查是否允许分配资源给进程。通过课程设计，加深我们对利用银行家算法避免死锁的理解。在设计中主要的难点是用语言编写银行家算法和安全性算法，使系统资源分配能安全进行，避免系统死锁。 2.需求分析 2.1 功能需求 1.添加进程的可用资源，最大资源，已分配资源； 2.判断系统是否安全； 3.申请资源； 4.申请资源后如何分配； 5.进行安全检查。 2.2 数据需求 主要数据包括：可用资源，最大资源，已分配资源，申请资源数。 3. 总体设计 3.1 功能模块设
辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)
1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图
上海电力学院 课程设计报告 课程名称：操作系统原理 题目名称：采用可变分区存储管理，模拟主存空间的分配和回收 姓名： xxx 学号： xxx 班级： 2013054 同组姓名： xxx 课程设计时间： 2015.7.6～2015.7.10 评语： 成绩：
课程设计题目 一、设计内容及要求 可变分区存储管理模拟 设计内容:编写程序模拟实现可变分区存储管理。 具体要求： 编写程序模拟实现可变分区存储管理，实现存储管理的基本功能，包括内存的分配、内存的回收、地址变换等。 输入：1、输入新进程名称及使用内存的大小（可创建多个进程）； 2、撤销某个指定的进程； 3、某个进程的逻辑地址； 输出：显示每次创建进程或者撤销进程后内存使用的状况，包括每一个进程占据的内存的位置和大小； 计算并输出给定逻辑地址对应的物理地址。 必须分别使用以下分配算法完成模拟： 1、首次适应算法； 2、最佳适应算法； 3、最差适应算法； 小组分工： 程序设计讨论： 程序主体设计： 程序调试及修改： 实验报告设计： 总结： （要求注明小组分工情况） 二、详细设计 1）原理概述 对于可变分区存储管理的内存分配与回收，主要为设计以下几个部分： 1、设计动态输入空闲分区表的程序 2、设计内存分配的程序 3、设计内存回收的程序 首次适应算法： FF算法要求空闲分区表或空闲分区链以地址递增的次序链接。在分配内时，从链首开始查找，直至找到一个大小能满足要求分区为止；然后再按照作业大小，从该分区中划一块内存空间分配给请求者，余下的空闲分区仍留在空闲链中。如从链首直至链尾都不能找到一个能满足要求的分区，则此次分配失败，返回 最佳适应算法： BF算法是指每次为作业分配内存，总是把满足要求、又是最小的空闲分区分配给作业，避免“大材小用”。为了加速寻找，该算法要求所有的空闲分区按其容量以从小到大的顺序形成一空闲分区链。这样，第一次找到能满足要求的空闲区，
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应用课程实习题目名称：三阶系统校正 年级专业及班级： 姓名： 学号： 指导教师： 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 年月日
目录 摘要 (3) 一、课程实习任务和要求 (4) 二、未校正系统的分析 (5) （一）未校正系统零极点图 (5) （二）未校正系统根轨迹分析 (5) （三）未校正系统时域分析 (8) （四）未校正系统频域分析 (9) 三、校正系统的设计 (11) （一）理论分析 (11) （二）理论计算 (13) 四、校正后系统性能分析 (15) （一）频域分析 (15) （二）时域分析 (16) 五、电路设计 (18) （一）典型环节电路图 (18) （二）校正后系统电路设计 (27) 小结 (28)
摘要 所谓校正，就是在系统不可变部分的基础上，加入适当的校正元部件，使系统满足给定的性能指标。主要有两大类校正方法：分析法与综合法。分析法把校正装置归结为易于实现的超前校正、滞后校正、超前—滞后校正等几种类型，它们的结构是已知的，而参数可调。通过校正方法确定这些校正装置的参数。综合法又称为期望特性法。它的基本思路是按照设计任务所要求的性能指标，构造期望的数学模型，然后选择校正装置的数学模型，使系统校正后的数学模型等于期望的数学模型。 本次课程设计，要求我在掌握自动控制理论基本原理，一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。在课程实习中，先对待校正装置进行时域分析和频域分析，在算出原装置的参数，与系统要求对比之后决定使用串联滞后校正。计算出串联滞后校正参数，将参数带入待校正的系统。校正后的系统经过校验满足了系统要求。再Simulink对系统进行了仿真，之后画出了校正系统的电路图。 关键字：串联校正串联滞后时域分析频域分析
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。
计算机科学技术学院 操作系统原理课程设计报告 题目：进程管理系统 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 年月日
《操作系统原理》课程设计任务书 一、课程设计题目（任选一个题目） 1.模拟进程管理 2.模拟处理机调度 3.模拟存储器管理 4.模拟文件系统 5.模拟磁盘调度 二、设计目的和要求 1.设计目的 《操作系统原理》课程设计是网络工程专业实践性环节之一，是学习完《操作系统原理》课程后进行的一次较全面的综合练习。其目的在于加深对操作系统的理论、方法和基础知识的理解，掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，培养学生的系统设计能力，并了解操作系统的发展动向和趋势。 2.基本要求： (1)选择课程设计题目中的一个课题，独立完成。 (2)良好的沟通和合作能力 (3)充分运用前序课所学的软件工程、程序设计、数据结构等相关知识 (4)充分运用调试和排错技术 (5)简单测试驱动模块和桩模块的编写 (6)查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。 (7)课题完成后必须按要求提交课程设计报告，格式规范，内容详实。 三、设计内容及步骤 1.根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么。
2.根据实现的功能，划分出合理的模块，明确模块间的关系。 3.编程实现所设计的模块。 4.程序调试与测试。采用自底向上，分模块进行，即先调试低层函数。能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确定疑点，通过修改程序来证实它或绕过它。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果； 5.结果分析。程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 6.编写课程设计报告； 设计报告要求：A4纸，详细设计部分主要叙述本人的工作内容 设计报告的格式： (1)封面（题目、指导教师、专业、班级、姓名、学号） (2)设计任务书 (3)目录 (4)需求分析 (5)概要设计 (6)详细设计（含主要代码） (7)调试分析、测试结果 (8)用户使用说明 (9)附录或参考资料 四、进度安排 设计在学期的第15、16周进行，时间安排如下：
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 指导老师 机电工程学院 2009年12月
目录一课程设计设计目的 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 七参考文献
一、课程设计目的： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、一般电学系统自动控制方法的基础上，用MATLAB实现系统的仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，要求利用根轨迹法确定测速反馈系数' k，以 t 使系统的阻尼比等于0.5，并估算校正后系统的性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改善控制系统的性能，除可选用串联校正方式外，常常采用反馈校正方式。常见的有被控量的速度，加速度反馈，执行机构的输出及其速度的反馈，以及复杂系统的中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中的一部分环节以实现校正，。从控制的观点来看，采用反馈校正不仅可以得到与串联校正同样的校正效果，而且还有许多串联校正不具备的突出优点：第一，反馈校正能有效地改变被包围环节的动态结构和参数；第二，在一定
条件下，反馈校正装置的特性可以完全取代被包围环节的特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这部分环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统的不利影响。 该设计应用的是微分负反馈校正： 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 =22'1 T s 21Ts ζ++ 试中，' ζ=ζ+ t K 2T ，表明微分负反馈不改变被包围环节的性质，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，改善了系统的平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
液压伺服控制系统的优缺点 参考资料：https://www.doczj.com/doc/ea8580323.html,/s/blog_71facf0001010n63.html 液压伺服控制系统，是在液压传动和自动控制理论基础上建立起来的一种自动控制系统。近年来,随着自动控制的发展,无论是电气或液压伺服系统,在所有的工业部门中都开始得到应用,并普遍地为人们所熟知起来。由于其具有结构紧凑、尺寸小、重量轻、出力大,刚性好,响应快,精度高等特点，因而在工业上获得了广泛的应用。 一、液压伺服控制系统的优点 现对液压伺服控制系统在设计和应用中体现的优缺点进行一下归纳和总结。同机电伺服系统、气动伺服系统相比较，液压伺服系统具有以下的突出特点，以致成为采用液压系统而不采用其他控制系统的主要原因： 1、重量比大 在同样功率的控制系统中，液压系统体积小，重量轻。这是因为对机电元件，例如电动机来说，由于受到激磁性材料饱和作用的限制，单位重量的设备所能输出的功率比较小。液压系统可以通过提高系统的压力来提高输出功率，这时只受到机械强度
和密封技术的限制。在典型的情况下，发电机和电动机的功率比仅为16.8W/N，而液压泵和液压马达的功率——重量比为 168W/N，是机电元件的10倍。在航空、航天技术领域应用的液压马达是675W/N。直线运动的动力装置更加悬殊。 这个特点，在许多场合下，在采用液压伺服而不采用其他伺服系统的重要原因，也是直线运动系统控制系统中多用液压系统的重要原因。例如在航空、特别是导电、飞行器的控制中液压伺服系统得到了很广泛的应用。几乎所有的中远程导弹的控制系统都是采用液压控制系统。 2、力矩惯量比大 一般回转式液压马达的力矩惯量比是同容量电动机的10倍至20倍，一般液压马达为61x10Nm/Kgm2。力矩惯量比大，意味着液压系统能够产生大的加速度，也意味着时间常数小，响应速度快，具有优良的动态性能。因为液压马达或者电动机消耗的功率一部分来克服负载，另一部分消耗在加速液压马达或者电动机本身的转子。所以一个执行元件是否能够产生所希望的加速度，能否给负载以足够的实际功率，主要受到它的力矩惯量比的限制。 这个特点也是许多场合下采用液压系统，而不是采用其他控制系统的重要原因。例如火箭炮武器的防真系统中，要求平台
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
操作系统原理课程设计 实践报告 题目: 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 姓名: 学院: 信息科技学院 专业: 计算机科学技术系 班级: 学号: 指导教师: 职称: 20010年4月8日 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 摘要：在多道程序系统中，多个程序并发执行时可能造成死锁。所谓死锁是指多
个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。当进程处于这种僵局状态时若无外力作用，它们都将无法再向前推进，造成资源的浪费。该程序将模拟多进程并发时死锁现象的产生、避免、检测与解除。死锁避免用最著名的银行家算法，用银行家安全性算法类似的死锁检测算法来检测进程状况，又用资源剥夺法来实现死锁的解除。该程序实现操作简易，表示清晰并且形象描述多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除。 关键字：死锁；避免死锁；安全状态；银行家算法 引言：在操作系统、数据库系统以及网络通信中,由于进程并发和资源共享,当系统中资源分配顺序或者进程推进顺序不当就会造成系统死锁[1]。处于死锁状态的系统中，进程之间互相等待资源而永远不能继续向前推进，严重地影响了系统的可靠性。因而有时需要合理的对资源进行分配必要的时候加以限制保证系统安全、高效、稳定的运行。 1理论分析 1.1 死锁的概念 如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁[2]。 1.2 产生死锁的条件： 1、互斥使用（资源独占）：一个资源每次只能给一个进程使用。 2、不可强占（不可剥夺）：资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资 源，资源只能由占有者自愿释放。 3、请求和保持（部分分配，占有申请）：一个进程在申请新的资源的同时保 持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配）。 4、循环等待：存在一个进程等待队列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2占 有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路[3]。 1.3死锁的预防 在系统设计时确定资源分配算法，保证不发生死锁。具体的做法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。 ①破坏“不可剥夺”条件 在允许进程动态申请资源前提下规定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全部资源，若需要再重新申请。 ②破坏“请求和保持”条件 要求每个进程在运行前必须一次性申请它所要求的所有资源，且仅当该进程所要资源均可满足时才给予一次性分配。 ③破坏“循环等待”条件 采用资源有序分配法：把系统中所有资源编号，进程在申请资源时必须严格按资源编号的递增次序进行，否则操作系统不予分配。
陀螺转台的伺服系统设计 院系自动化学院 专业自动化 班级4407202 学号200403072045 姓名杨林 指导教师张红梅 负责教师 沈阳航空工业学院 2008年6月
摘要 陀螺仪表试验转台是一种航空仪表地面现场测试的专用设备，主要由高精度转台和控制系统组成。本文主要设计了转台的控制系统。首先介绍了陀螺转台的结构及工作原理，然后基于陀螺转台的工作原理设计出转台控制系统的原理图，再根据转台控制系统的原理图，对系统的各组成环节进行建模，最后得出各环节的数学模型。经过分析得出转台控制系统共由五部分组成，分别是：比较环节、校正环节、检测环节、晶闸管整流装置和直流力矩电机。转台控制系统主要完成对角位置信号的跟踪。本次设计的主要目的是提高转台的控制精度，改善系统的动态品质。基于MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真研究，并完成软件的调试。仿真结果表明本设计能够完成转台的角位置跟踪。 关键词：陀螺转台；控制系统；SIMULINK仿真
Abstract Gyro testing turntable is the appropriation equipment used to test the special ground aviation equipment, it is made of high accuracy turntable and the control system. The design is mainly about turntable control system. First, it introduces structure and working principle of gyro turntable, then, based on the principle gyro turntable, design a schematic of turntable control system, according to the schematic of turntable control system’s principle, set up the model of system's parts, at last, got the math modeling of each part. After analysis, turntable control system is from a total of five parts. namely: comparing links, links correction, testing links, SCR devices and DC torque motor. The turntable control system to complete the main diagonal position signal tracking. The design of the main purpose is to improve the accuracy of the control table and improve the quality of the dynamic. The system is imitated by the soft ware MATLAB/ SIMULINK and completed software debugging. The simulation results show that the designed system to complete the corner location tracking. Keywords: Gyro platform; control system; SIMULINK simulation
操作系统原理 课程设计报告题目：采用二级目录实现文件管理 所在学院： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2013年1月15日
目录 一、课程设计目的 (1) 二、课题内容 (1) 三、总体路线 (1) 四、概要设计 (2) 1.数据结构 (2) 2.所使用函数及其功能 (3) 五、详细设计 (4) 1.主函数流程图 (4) 2.创建文件函数流程图 (5) 3.删除文件函数流程图 (7) 4.分解命令函数流程图 (10) 六、测试、修改及运行结果 (10) 七、结束语 (13) 八、参考文献 (14)
一、课程设计目的 文件系统是现代OS用来存储和管理信息机构，具有按名存取的功能，不仅能方便用户对信息的使用，也有效提高了信息的安全性。本课题模拟文件系统的目录结构，并在此基础上实现文件的各种操作方法。 通过本课题，深入理解文件文件目录的作用和功能，掌握文件打开结构，熟悉与文件有关的系统调用，从而更好地掌握文件系统概念。 二、课题内容 1．文件目录采用二级目录结构，第一级为主文件目录master_file_directory；第二级为用户文件目录user_file_directory。 图1 master_file_directory 结构 图2 user_file_directory 结构 2．为加速文件存取，为每个用户建立一张用户打开表fileTable，用以记录该 3．为该系统提供6条操作命令：创建、打开、读、写、关闭、删除等。 4.在该模拟系统中，应先建立主文件目录、用户目录和用户打开文件表，然后接受合法用户，给出一个菜单，按用户选择执行相关操作。 三、总体路线 1．在内存中开辟一个虚拟磁盘空间作为文件存储器，在其上实现一个简单的单用户文件系统。在退出这个简单的文件系统时，应将该虚拟文件系统保存到磁盘上，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。 2．文件存储空间的分配采用显式链接分配。为了实现创建和删除文件必
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
测试转台伺服分系统方案 1．概述： 本伺服分系统根据转台系统技术要求，主要完成控制和驱动转台方位连续可调的运动，并能定位在任意方位角。 2．主要技术指标： 转台运动范围：0～360° 转台定位精度：≤0.2° 转台运动速度：0～5°/sec 转台运动加速度：0～5°/sec2 3．系统的主要功能 系统的工作方式有待机、手动、连续转动、遥控、外控。可完成转台的连续转动和定位，手动方式是用机箱面板上的手轮控制转台转动，外控方式是在室外用一个控制盒控制转台转动，遥控方式是其它计算机通过串口控制转台转动。 4．伺服分系统组成 伺服分系统由控制单元（ACU）、驱动单元（ADU）、轴角编码单元及安装在转台上的执行元件、测量元件和控保元件组成，如下图1所示。
图1 伺服分系统组成框图 伺服分系统可作成一个4U的全密闭机箱。机箱面板上有操作开关、方位角度显示等。 控制单元ACU是转台控制中心。它完成转台运动的各种控制，各种控制策略的实时实施。 轴角编码器单元将自整角同步机测到的转台转轴的角度转化为数字量，用于转台的位置显示和位置控制。 驱动单元（ADU）由功率放大、环路控制等组成，主要完成对转台转轴的执行电机进行驱动。 转台转轴的执行电机采用交流伺服电机，因其无电刷磨损问题，可靠性高，寿命长，免维护。 4．1 控制单元 控制单元是以单片机为基础，集控制、监视、计算、通讯于一体，对转台实现安全可靠的操控的控制器，它与终端的通讯采用串口通讯。
根据不同的工作方式，ACU产生相应的控制信号，通过驱动单元驱动转台运动，从而使转台转向指定角度。 ACU是操作人员进行操作的中心，具有丰富而简洁的显示和友好的操控界面。 ACU的主要工作方式为：待机，手动，连续转动，遥控，外控等。4．2 轴角编码器 轴角的测量元件采用自整角同步机，这种角度敏感元件较之光电码盘有更高的可靠性和高低温适应能力。 轴角编码器的核心芯片采用大规模集成专用芯片RDC。RDC主要由输入缓冲器、比例乘法器、误差比较器、相敏检波器、积分器、压控振荡器、可逆计数器、三态输出锁存器和控制逻辑等构成。RDC 转换器集成度高、精度高、能够闭环工作，直接将来自测角元件自整角同步机的被角度调制的角度信号转换成二进制数字角度值。轴角编码器与控制单元可集成在一个印制板上，如上图中的印制板就已包括轴角编码器。 4．3 驱动单元 驱动单元ADU将来自ACU的代表速度的信号转换成三相交流电压加给电动机。驱动电机选用交流伺服电动机，电机轴上带有制动器。交流伺服电动机的优点是无碳刷，无换向火花，可靠性高，寿命长。驱动单元还包括控保电路，进行故障联锁保护。 5．工作原理 伺服分系统采用交流伺服电机驱动转台的转轴。ACU输出模拟电
1液压传动系统与液压控制系统的异同： 同：液压控制技术是在液压传动技术的基础上发展起来的（介质相同、元件大部分相同、遵循的物理规律相同、融合了控制理论） 异：①目的不同（传递动力；对运动量进行精确的控制） ②组成不同（5个组成部分、开环；7个组成部分、闭环） ③设计理念不同（以静态参数设计为主；静动态结合，动为主） ④特点不同（有的缺点被放大（对污染的敏感度），有点缺点被消除（传动比）） 2液压控制系统的工作原理 3液压控制系统的组成及作用： ①输入元件：（指令元件）给出输入信号(指令信号)加于系统的输入端。②反馈测量元件：测量系统的输出并转换为反馈信号。 ③比较元件：将反馈信号与输入信号进行比较，给出偏差信号。④放大转换元件（中枢元件）：将偏差信号故大、转换成液压信号(流量或压力)。⑤执行元件：产生调节动作加于控制对象上，实现调节任务。⑥控制对象：被控制的机器设备或物体，即负载。 ⑦液压能源装置：定压源 4液压控制系统的特点 具有负反馈的闭环控制系统 优：(1)液压元件的功率—重量比和力矩-惯量比大 可以组成结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好的控制系统。(2)液压动力元件快速性好，系统响应快。(3)液压控制系统抗负载的刚度大，即输出位移受负载变化的影响小，定位准确，控制精度高。 缺：(1) 液压元件，特别是精密的液压控制元件(如电液伺服阀)抗污染能力差，对工作油液的清洁度要求高。(2) 油温变化时对系统的性能有很大的影响。(3) 当液压元件的密封设计、制造相使用维护不当时．容易引起外漏，造成环境污染。(4) 液压元件制造精度要求高，成本高。(5) 液压能源的获得和远距离传输都不如电气系统方便。 22 控制系统的分类： ⑴按系统输入信号的变化规律：定值，程序，伺服（随动），比例； ⑵按被控物理量的名称：位置，速度，力； ⑶按液压动力元件的控制方式或液压控制元件的形式：节流式（阀控），容积式（变量泵控或变量马达控），阀控系统根据液压能源型式的不同可分为恒压控制系统和恒流控制系统； ⑷按信号传递的介质的形式：机械，电液，气动。 5液压放大元件的功能（液压放大元件考了定义） 也称液压放大器，是一种以机械运动控制流体动力的元件。将输入的机械信号（位移或转角）转换为液压信号（流量，压力）输出，并进行功率放大 6液压放大元件分为：滑阀，喷嘴挡板阀和射流管阀等 7滑阀 ⑴结构分类及其特点 通道数（4、3、2）工作边数（4、2、1）凸肩数（2、3、4）预开口型式（+、0、-） ⑵滑阀的P-Q 特性方程 ⑶滑阀的静态特性曲线 流量特性曲线 压力特性曲线 压力-流量特性曲线 ⑷滑阀的三个阀系数 ①流量增益：定义为 ，是流量特性曲线在某一点的切线斜率，表示负载压降一定时，阀单位输入位移所引起的负载流量变化的大小，其值越大，阀对负载流量的控制就越灵敏。直接影响系统的开环增益，对系统的稳定性，响应特性，稳态误差有直接影响。 ②流量-压力系数：定义为 ，是压力-流量曲线的切线斜率冠以负号，流量-压力系数表示阀开度一定时，负载压降所引起的负载流量变化。K 值小，阀抵抗负载变化的能力大，即阀的刚度大。直接影响阀空执行元件的阻尼比和速度刚度。 ③压力增益：定义为 ，是压力特性曲线的切线斜率，通常压力增益是指q =0时阀单位输入位移所引起的负载压力变化的大小。此值大，阀对负载压力的控制灵敏度高。表示阀控执行元件组合启动大惯量或大摩擦力负载的能力。 8三种液压放大元件的性能特点及适用场合比较 圆柱滑阀 双喷嘴挡板阀 射流管阀 ①工作原理：前两者流量特性，后者能量转换和守恒定理； ②输入量：阀芯位移，挡板位移，射流管摆角； ③输出量：负载流量和压力，皆为负载压力 ④运动惯量：滑阀>射流管阀>双； ⑤响应速度：双>射流管阀>滑阀； ⑥功放系数：滑阀>射流管阀>双； ⑦抗污染能力：射流管阀>双>滑阀； ⑧适用场合： 9液压动力元件的基本概念及其分类 液压动力元件(或称液压动力机构)是由液压放大元件(液压比控制元件)、液压执行元件以及负载组成。四种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。 10阀控液压缸 ⑴模型组成：比例环节，积分换节，二阶振荡环节 ⑵阀控缸动力机构主要性能参数为阀控液压缸的增益Kq/Ap 、液压固有频率 、液压阻尼比 ①动力机构的增益速度放大系数Kq/Ap ：直接影响系统的稳定性、响应速度和精度。提高增益可以提高系统的响应速度和精度，但使系统的稳定性变坏。 ②液压固有频率 表示液压动力元件的响应速度。 ③液压阻尼比表示系统的相对稳定性。 ⑶提高“阀控缸”动力机构的液压固有频率 ①提高油液的体积弹性模量 ；（可通过提高供油压力来实现）②增大液压缸活塞面积③减小总压缩容积 ，主要是减小液压缸的无效容积和连接管道的容积 ④减小折算到活塞上的总质量 ⑷提高阻尼比（因素：总流量-压力系数K ，负载的粘性阻尼洗漱B ）①设置旁通泄漏通道②采用正开口阀，正开口阀的K 值大，可以增加阻尼③增加负载的粘性阻尼 11阀控马达动力机构数学模型（化解为最简单） 12泵控马达动力机构数学模型（化解为最简单） 13三种动力机构的性能特点比较 控制元件相同，执行元件不同（阀控缸与阀控马达）时的比较：两者的动态特性完全相同（只需做变量替换，数学模型即完全一致） 控制元件不同，执行元件相同（阀控马达与泵控马达）时的比较：两者的动态特性类似（数学模型结构一致，但参数特征不同） 阀控响应速度高于泵控（80%-90%），但能量损失大（至少三分之一），效率低；泵控工作效率高，最大效益可达90%，适应于大功率，对响应速度要求不高的系统。 14电液伺服阀的组成及个部分功能 ⑴力矩马达（或力马达）即电机转换元件—把输入的电气控制信号转换为力矩或力控制液压放大器运动； ⑵液压放大器（先导级和功率级）即机液转换元件—控制液压能源流向液压执行机构的流量或压力； ⑶反馈机构（平衡机构）--将输出级（功率级）的阀芯位移，或输出流量，或输出压力以位移，力或电信号的形式反馈到第一级或第二级的输入端，也有反馈到力矩马达衔铁组件力矩马达输入端的。 15采用反馈机构是为了使伺服阀的输出流量或输出压力获得与输入电气控制信号成比例的特性。由于反馈机构的存在，使伺服阀本身成为一个闭环控制系统，提高了伺服阀的控制性能。 16按反馈形式可分为： 滑阀位置反馈 负载流量反馈 负载压力反馈 17典型电液伺服阀的结构及工作原理 ⑴力矩马达 ⑵力反馈两级电液伺服阀（闭环）考了工作原理 （不能直接控制负载信号，因为反馈信号不是力，是滑阀的位移） 第一级液压放大器为双喷嘴挡板阀，由永磁动铁式力矩马达控制，第二级液压放大器为四通滑阀，阀芯位移通过反馈杆与衔铁挡板组件相连，构成滑阀位移力反馈回路。 ⑶直接反馈两级电液伺服阀（闭环）前置级是带两个固定节流孔的四通阀（双边滑阀），功率级是零开口四边滑阀，功率级阀芯也是前置级的阀套，构成直接位置反馈 ⑷弹簧对中型两极（开环）第一级是双喷嘴，第二级是滑阀，阀芯两端各有一根对中弹簧，当有控制电流输入时，对中弹簧力与喷嘴挡板阀输出的也压力相平衡，使阀芯取得一个相应的位移，输出相应流量 18电液伺服阀的性能参数（电液伺服阀考了定义）