G0 ( s) k s(as 1)
设计校正环节。
要求使校正后的系统满足单位斜坡响应稳态误差 ess b ；阶跃响应的 超调量 c ；相角稳定裕度 d ；阶跃响应的调节时间 ts e 。 其中 k , a, b, c, d , e 的值由老师给出。 5、已知随动系统固有部分传递函数为：
0.107 ， 10s 1
9.9 e 80s ，其 120s 1
要求设计 P，PI，PID 校正环节使系统性能达到最好。 7、 已知单位负反系统的开环传递函数 G(S)
K0 试用频率法设 S(S 1)
计串联超前校正装置，使系统的相角裕量 a ，在单位斜坡输入下的 稳态误差 e b ，截止频率不低于 w c c 。 其中 a,b,c 的取值由老师给出。 8、已知单位负反馈系统的开环传递 函数 G(S )
频率法设计串联滞后——超前校正装置， 使之满足在单位斜坡作用下， 系统的速度误差系数 K v c ，系统的相角裕量 d ，校正后的剪切频 率 C e
10、已知单位负反馈系统的开环传递函数 G(S )
K0 ，试 S (0.1S 1)(0.2S 1)
用频率法设计串联校正装置，要求校正后系统的静态速度误差系数
自动化技术综合实践
一、自动化技术综合设计参考题目 1、 基于状态反馈的汽车悬驾系统设计 (1)设计任务： 建立汽车悬架系统的动力学模型， 并对所建立模 型的正确定进行仿真实验分析研究。本设计为方便模型建立， 建模过程中建议取汽车的一个车轮的悬架系统进行研究，其简 化的一维二自由度的弹簧-阻尼-质量系统模拟图如图所示：
* 额定转速时的给定电压 U nm =10 V；
调节器饱和输出电压 10 V； 调速范围 D=10; 系统的静、动态性能指标：无静差，电流超调量 i 5% ,空载起动 到额定转速时的转速超调量 n 10% 。 （2）设计要求： 进行晶闸管整流器主电路形式选择、 整流变压器的选择(二次电 压、电流、变压器视在功率)、整流器件的选择、平波电抗器的 选择、触发电路的选择。
6.
掌握设计给定系统校正环节的方法，模拟实验验证校正环节理 论设计的正确性，并根据需要画出电路原理图。
编制：信息工程学院自动化系
Wobj ( s) K obj s(Tm s 1)(Tl s 1)
式中： K obj 15 ； Tm 0.2s ； Tl 0.2s 。 要求设计一 PID 调节器，使系统满足下述性能指标：系统阶跃响应的 超调量： 32% ；调节时间： ts 0.35s 。
6、已知轧钢车间加热炉控制系统的传递函数为 G1 (s) 温度传感器与变送器的传递函数为 G2 ( s)
图 1 车轮动力学模型一维简化模型模拟图 (2)参数说明： • U 为悬驾动力装置的施加力 • W 为路面位移 • X1 为车身位移 • X2 为悬驾位移来度量车身的振动情况，并视为系统的输出 • 路面状况以 w 为尺度，并视为系统的一个干扰输入。当汽车 从平面落入坑时，w 可用一个阶跃信号来模拟
• u 为主动悬架的作用力，它是系统的控制量 (3)车身悬架系统的动力学方程
3、已知燃油调节控制系统的开环传递函数为：
G p ( s)
k s(1 a5s)(1 bs)
设计校正环节。 要求校正后的系统满足静态速度误差系数为 Kv c ，相位裕度为
d。
其中 k , a, b, c, d , Kv 的取值由老师给出。
4、 已知单位负反馈系统被控对象的开环传递函数为：
K ( X X ) b( X X )u m1 X 1 S 2 1 2 1 m2 X 2 K S ( X 1 X 2 ) b( X 1 X 2 ) u K t (W X 2 )
2、
电流双闭环直流调速系统设计
（1）设计任务：设计一转速、电流双闭环直流调速系统，采用他励 直流电动机、 晶闸管三相全控桥式整流电路。 直流电动机 PN 74Kw,U N 220V , I N 375 A, nN 1430r / min, 电流过载 系数 取 1.75，电枢电阻计算系数取 0.5，电机轴上总转动惯量 GD2 96 N m2 ; 晶闸管触发与整流装置的放大系数 K s =30 ；三相供电线电压 380V，相电压 220V，电网波动系数 b=0.95；
K v =e ，系统的相角裕度 f ，校正后的剪切频率 C =g 。
11、已知水输送自动控制系统的开环传递函数为：
G p ( s) 4 s( s 0.5)
设计校正环节。要求使其校正后系统静态速度误差系数小于 b，闭环 主导极点满足阻尼比 c 和自然频率 n d ，相位裕度 e 。 其中 a,b,c,d,e 的值由老师给出。
二、设计要求相关说明 1. 2. 3. 4. 5. 掌握控制系统数学模型的建立一般思想和方法 了解校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； 掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； 掌握滞后、超前等校正装置的设计方法和参数调试技术； 掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校 正环节理论设计的正确性。
系统各主要参数的估计与计算（整流器内阻、平均失控时间、 电枢回路总阻、电枢回路总电感、电机电势常数、转矩常数、 电磁时间常数、机电时间常数、电流反馈滤波时间常数、转速 反馈滤波时间常数、转速反馈系数、电流反馈系数） 。 设计电流调节器并作性能指标校验。 设计转速调节器并作性能指标校验。 计算空载起动到最低转速时的转速超调量。 对设计的系统进行 MATLAB 仿真。 绘制系统线路图（主电路、触发电路、控制电路） 。
K0 (aS 1) ， S ( S b)(cS 1)(dS 1)
试用频率法设计串联滞后校正装置， 要求校正后系统的开环增益为 K， 相位裕度 d ，增益裕度 20lgKg e 。 9、 已知单位负反馈系统的开环传 递函数 G(S )
K0 ，试用 S ( S a)( S b)