《自动控制系统》课程设计任务书1201.1202

《电力拖动自动控制系统》课程设计计划、任务与指导书一、课程设计的目的通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求,并巩固交直流调速系统课程的所学内容,初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。

为今后从事技术工作打下必要的基础。

二、课程设计的要求1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则,设计内容以及设计程序的要求。

2、掌握控制系统设计制图的基本规范,熟练掌握电气控制部分的新图标。

3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。

4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

三、课程设计的内容完成某一给定课题任务,按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。

四、进度安排:共1.5周本课程设计时间共1.5周,进度安排如下:1、设计准备,熟悉有关设计规范,熟悉课题设计要求及内容。

(1.5天2、分析控制要求、控制原理设计控制方案(1.5天3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。

(2天4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。

(1.5天5、整理图纸、写课程设计报告。

(1.5天五、课程设计报告内容完成下列课题的课程设计及报告(课题工艺要求由课程设计任务书提供1.退火炉温度控制系统2.变频液位自动控制系统设计3.变频流量自动控制系统设计4.变频供水系统设计5.变频调速恒张力控制系统设计6 变频器在印染机械多电机同步调速系统中应用7..线缆设备恒张力变频器控制设计8 空气压缩机变频调速的设计六、参考书1.陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版, 机械工业出版社19921.陈伯时, 陈敏逊. 交流调速系统. 机械工业出版社19982.张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社19973.王兆义主编²《可编程控制器教程》主编4.徐世许主编²《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编5.《工厂常用电气设备手册》(第2版上、下册中国电力出版社1.退火炉温度控制系统退火炉温度控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENS S7-200 PLC 控制柜、一台变频器控制柜,3台风机,3台水煤浆输送泵组成。

《自动控制系统》课程设计任务书
一、题目：可控硅—电动机系统速度调节器、电流调节器的设计
二、设计要求：
1、据实际实验装置，测量可控硅—电动机系统参数。

2、根据实际实验装置，测量整流装置及测速发电机的特性。

3、根据测量的实际参量设计双闭环系统的调节器参数。

4、根据设计参数修改系统，检测双闭环系统动态、静态指标。

5、将上述各项结果记录并写出设计报告。

三、设计报告内容：
1、设计任务书。

2、目录。

3、测试条件及测试方法柜概述。

4、参数计算过程。

5、装置运行过程中，参数变化对运行的影响。

6、参考文献。

四、设计参考资料：
1、《电力拖动自动控制系统》第三版，机械工业出版社，陈伯时
2、《自动控制系统实验指导》中央电大。

五、工作环境简介：
1、双闭环调速系统装置一台。

2、直流机组一套。

引言位置随动系统是各种导航系统、大型雷达设施以及一些控制系统重要组成部分，因此，位置随动系统系统的研究就成为极为重要的课题。

自整角机是一种感应式自同步微电机，由于它在军事系统中的普遍使用而得到了广泛发展。

现在的自整角机已经能够满足很高的准确度要求，并能在很宽的温度、湿度、振动和冲击环境条件下正常工作，因而这种机电式传感器（自整角机）在位置随动系统中被广泛的采用。

位置随动系统应用广泛，尤其是基于自整角机的位置随动系统，根据教学任务安排，课程设计作为实验教学的重要环节，能够很大程度的提高我们的分析问题和解决问题的能力。

由于本人水平有限，课程设计中错误和不当之处在所难免，期望老师批评指正。

沈阳大学1 位置随动系统简介1.1 位置随动系统的组成1.1.1位置随动系统的定义位置随动系统最常见的是伺服系统（Servo-mechanism）。

广义的伺服系统是指精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称为位置控制系统。

在很多情况下，伺服系统这个术语一般只狭义的应用于利用反馈和误差修正信号对位置及其派生参数如速度和加速度进行控制的场合，其作用是输出的机械位移准确地实现输入的位移指令，达到位置的精确控制和轨迹的准确追踪[1]。

1.1.2位置随动系统的组成位置随动系统的结构和组成与其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

图1为一个典型的位置控制系统的基本组成，可以看出，这个系统由以下几部分组成：位置给定位置调节器速度控制器执行电机工作台位置检测图1 典型位置随动系统原理框图（1）位置检测器。

位置检测器的作用是将位置量参数转换为电信号，由仪表转换为数据指示，形成反馈通道给控制器提供决策的依据。

位置检测器可用光电编码器、旋转变压器、感应同步器等。

（2）位置调节器。

根据位置偏差信号实现位置的精确控制。

（3）速度控制器。

（4）可逆功率放大器。

（5）执行机构。

永磁式直流伺服电机SM作为带动负载的执行机构[1]。

1.1.3位置控制系统的分类采用不同的分类方法，可以得到不同类型的位置随动系统：（1）按控制原理（或方式）不同，表示的方式有开环、闭环和半闭环三种形式。

《自动控制系统》课程设计任务书适用：自动化专业、电气工程及自动化专业编写：自动化教研室时间：2009年5月设计题目-----转速电流双闭环不可逆直流调速系统设计一、课程设计的主要任务（一）系统各环节选型1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器锁零电路、电流、电压检测环节、同步变压器接线方式（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

（二）主要电气设备的计算和选择1、整流变压器计算：变压器原副方电压、电流、容量以及联接组别选择。

2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算及定额选择。

3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。

4、平波电抗器选择计算。

（三）系统参数计算1、电流调节器ACR 中i i R C 、 计算。

2、转速调节器ASR 中n n R C 、 计算。

3、动态性能指标计算。

（四）画出双闭环调速系统电气原理图。

使用A1或A2图纸，并画出动态框图和波德图（在设计说明书中）。

二、基本要求1、使学生进一步熟悉和掌握单、双闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。

2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。

3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其整定计算。

4、掌握触发电路的选型、设计方法。

5、掌握同步电压相位的选择方法。

6、掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

7、掌握电气系统线路图绘制方法。

8、掌握撰写课程设计报告的方法。

三、 课程设计原始数据A 组：直流他励电动机：功率P e ＝1.1KW ，额定电流I e =6.7A ，磁极对数P=1，n e =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =2.34Ω,主电路总电阻R ＝7Ω，L ∑＝246.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s =58.4，机电时间常数T m =116.2ms ，滤波时间常数T on =T oi =0.00235s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 10V U im =*，速度给定最大值 10V U n =*,β＝0.77V/A ，α＝0.007 Vmin ／r设计要求：稳态指标：无静差；动态指标：电流超调量%5≤i σ；空载起动到额定转速时的转速超调量%10%<n σ。

《专业课程综合训练》要求课程的性质和目的专业课程综合训练是机械制造及其自动化专业的一门必修主要实践课，是本专业学生对所学主要专业课的综合应用，可以使其基本掌握一般机电控制系统的设计方法及步骤。

综合运用所学的基础知识和技能，进一步提高学生的设计能力，培养学生创新意识和创新能力，提高控制系统分析设计的总体意识和工程实践能力。

二、课程的教学内容要求：设计内容要求：自愿结合成立设计小组，完成一个机械产品控制系统设计的整个过程。

设计之前必须经过广泛调研，必须体现一定创新性。

初步确定控制系统类型，进行运动分析和确定控制系统的输入输出条件及安全保护措施。

确定控制系统方案，拟订电气控制图根据主电路、控制电路、辅助电路图分析计算电气参数并选择适合的电气元件。

系统性能验算。

三．学时分配结束后以电子文档和纸质文档的形式提交的成果：1．4000字左右的课程设计论文2、电气元件列表；3．绘制的工作状态图、控制原理图（若为PLC控制，绘PLC的接线图与梯形图及程序。

）4．有机械设计的完成设计分析计算及CAD制图题目一液压动力头控制系统设计（一）设计二次工作进给的液压动力滑台的PLC控制系统。

要求能手动控制与自动控制。

手动控制能实现点动、工进、快进、快退及无条件返回，而自动控制能实现单步、单周期和连续操作。

电机工作参数为：电机计算功率供电电压工作电流同步转速动力头电机M1：10.5kW 380V 18.6A 1500rmin 液压泵电机M2： 1.1kW 380V 2.5A 1500rmin冷却泵电机M3：0.142kW 380V 0.4A 3000rmin工作状态如下图所示:题目二液压动力头控制系统设计（二）设计二次工作进给的液压动力滑台的PLC控制系统。

要求能实现点动、自动控制及无条件返回。

电机工作参数为：电机计算功率供电电压工作电流同步转速动力头电机M1： 6.1kW 380V 11.6A 1500rmin液压泵电机M2：0.8kW 380V 1.8A 1500rmin冷却泵电机M3：0.14kW 380V 0.41A 3000rmin工作状态如下图所示:题目三液压动力头控制系统设计（三）设计二次工作进给的液压动力滑台的继电器控制系统。

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统课程设计任务书本设计任务书是为了完成自动控制系统课程设计，选用双闭环晶闸管不可逆直流调速系统作为设计对象，将理论应用到实际中解决问题，达到工程锻炼的目的。

一、课程设计目的（1）了解闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。

（2）握双闭环不可逆直流调速系统的速度调节器和电流调节器的设计方法。

(3) 掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。

(4) 研究调节器参数对系统动态性能的影响。

二、转速、电流双闭环调速系统原理双闭环直流调速系统是由电流和转速两个调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI 调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面构成转速、电流双闭环调速系统。

实验系统的原理框图组成如下：图1 双闭环直流调速系统原理框图启动时，加入给定电压U g ，“速度调节器”即以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速(即U g =U fn )， “速度调节器”开始退出饱和，最后电机在给定转速下稳定运行。

系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压U g 的大小即可方便地改变电动机的转速。

“电流调节器”、“速度调节器”均设有限幅环节，“速度调节器”的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调节器”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。

“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压U ct ，利用“电流调节器”的输出限幅可达到限制αmin 的目的。

三、课程设计内容(1) 根据给定的动态、静态性能指标设计转速调节器和电流调节器。

（2）各控制单元调试，设定转速调节器、电流调节器的限幅值，设定电流反馈系数β、转速反馈系数α等。

（3）观察、记录系统起动时转速波形，并调正转速调节器和电流调节器的参数，使系统满足设计要求。

四、系统有关参数及设计指标（仅供参考）Ω=53.39R ,m 1.1T oi =,ms 50T on =H 5305.0L L L d a =+=22NM 1617.0GD =1247.0C e =,1909.1C M =ms 70T m =,ms 6T l =5i ≤σ%, 12n ≤σ% 注意R0以装置提供为主，Ks 以实际为主 五、预习要求(1)阅读电力拖动自动控制系统教材中有关双闭环直流调速系统的内容，掌握双闭环直流调速系统的工作原理。

自动控制系统课程设计报告课程名称：自动控制系统课程设计报告设计题目：给定环流的可逆调速系统设计院系：电气工程系班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间： 2011年10月31日-11月11日课程设计（论文）任务书指导教师签字：系（教研室）主任签字：2011年11 月11 日目录1. 绪论 (4)1.1环流产生的原因 (4)1.2.环流的危害和利用 (4)2. 给定环流的可逆调速系统原理 (4)2.1系统结构 (5)2.2线路工作原理 (5)3.系统结构设计与参数选择 (6)3.1主电路设计 (6)3.1.1主电路方案分析比较 (6)3.1.2触发电路设计 (6)3.1.3变压器及晶闸管参数及选型 (6)3.2控制电路的设计 (7)3.2.1给定电压*n U和给定环流*ic U的设定 (7)3.2.2转速反馈环节 (9)3.2.3电流调节器的设计 (9)3.2.4转速调节器（ASR）的设计 (11)3.3参数选择： (13)4保护电路 (14)5设计总结 (15)6参考文献 (15)1. 绪论1.1环流产生的原因采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。

图1 可逆V-M系统中的环流。

其中Id为负载电流，Ih为环流。

1.2.环流的危害和利用（1）危害：一般情况，这样的环流对负载无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此应该予以抑制或消除，元器件容量适当增大。

（2）利用：只要合理的对环流进行控制，保证晶闸管的安全工作，可以利用环流作为流过晶闸管的基本负载电流，使电动机在空载或轻载时可工作在晶闸管装置的电流连续区，以避免电流断续引起的非线性对系统性能的影响。

为了利用环流的有益方面保证系统中的晶闸管装置工作在电流连续区，使系统获得平滑的过度特性和较好的动态特性，提出了给定环流的可逆调速系统。

自动控制原理课程设计任务书一、设计题目线性控制系统的设计与校正二、串联校正设计原理图2-1为一加串联校正后系统的方框图。

图中校正装置G c (S)是与被控对象Go(S)串联连接。

图2-1 加串联校正后系统的方框图串联校正有以下三种形式： 1) 超前校正，这种校正是利用超前校正装置的相位超前特性来改善系统的动态性能。

2) 滞后校正，这种校正是利用滞后校正装置的高频幅值衰减特性，使系统在满足稳态性能的前提下又能满足其动态性能的要求。

3) 滞后超前校正，由于这种校正既有超前校正的特点，又有滞后校正的优点。

因而它适用系统需要同时改善稳态和动态性能的场合。

校正装置有无源和有源二种。

基于后者与被控对象相连接时，不存在着负载效应，故得到广泛地应用。

两种常用的校正方法：零极点对消法（时域法；采用超前校正）和期望特性校正法（采用滞后校正）。

三、设计任务和要求 （一）在MATLAB 仿真软件上完成系统的频域法串联校正。

1、课程设计题目（6选1）题目1：已知负单位反馈控制系统的开环传递函数为：()(5)(10)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,3,%15%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目2：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(8)(16)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,0.6,%20%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目3：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(1)(2)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,15,%25%,45v s K s t s σγ-=<<>︒题目4：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(0.11)(0.21)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：130,7,%25%,35v s K s t s σγ-=<<>︒题目5：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()(1)(0.51)o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足：110,5,%15%,50v s K s t s σγ-=<<>︒题目6：已知单位负反馈控制系统的开环传递函数为：()()()0.110.0011o KG s s s s =++，设计串联校正装置，使校正后系统满足： 1100,0.05,%30%,45v s K s t s σγ-=<<>︒ 2、设计要求可以通过两种方式进行仿真：编制MATLAB-M 文件或者在MATLAB/SIMULINK 环境下搭建仿真模型进行仿真。

自动控制系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动控制系统的基本概念，掌握其分类及工作原理；2. 使学生掌握自动控制系统的数学模型，了解不同类型的传递函数及其特点；3. 引导学生学会分析自动控制系统的性能指标，如稳定性、快速性和准确性。

技能目标：1. 培养学生运用数学工具建立自动控制系统模型的能力；2. 培养学生运用控制理论知识分析自动控制系统性能的能力；3. 提高学生实际操作自动控制系统的技能，如调试、优化和故障排查。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动控制系统的学习兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度和良好的团队协作精神；3. 引导学生认识到自动控制系统在现代科技发展中的重要性，增强其社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为理论与实际相结合的课程，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

学生特点：学生已具备一定的数学和控制理论基础，具有一定的分析问题和解决问题的能力。

教学要求：结合实际案例，以理论教学为基础，加强实践操作环节，提高学生的综合应用能力。

在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养学生的自主学习能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 自动控制系统的基本概念与分类：包括开环控制系统与闭环控制系统的定义、特点及应用场景。

教材章节：第一章 自动控制原理概述2. 控制系统的数学模型：介绍数学模型的基本概念，传递函数的推导与性质，以及系统建模方法。

教材章节：第二章 控制系统的数学模型3. 控制系统性能分析：讲解稳定性、快速性、准确性等性能指标，以及相应的性能分析方法。

教材章节：第三章 控制系统的性能分析4. 控制器设计：介绍PID控制器的设计原理、参数调整方法，以及在实际应用中的优化策略。

教材章节：第四章 控制器设计5. 自动控制系统的实践操作：通过实际案例，让学生动手搭建、调试自动控制系统，培养实际操作能力。

教材章节：第五章 自动控制系统的实践操作教学进度安排：第一周：自动控制系统的基本概念与分类第二周：控制系统的数学模型第三周：控制系统性能分析第四周：控制器设计第五周：自动控制系统的实践操作（含实验报告撰写）教学内容遵循科学性和系统性原则，注重理论与实践相结合，使学生在掌握理论知识的基础上，提高实际操作能力。

东北大学秦皇岛分校控制工程学院自动控制系统课程设计设计题目专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师王宏伟设计时间2013.7.8~2013.7.19《自动控制系统》课程设计任务书专业 自动化 班级 姓名 设计题目：双闭环直流调速系统设计与仿真 一、设计实验条件地 点：自动化系实验室 实验设备：PC 机二、设计任务晶闸管整流装置采用三相桥式全控整流电路，整流变压器∆/Y 联结。

（1）直流电动机的额定数据为220V ，136A ，1460r/min ；Ce=0.132V ·min/r,允许过载倍数为λ=1.5；（2）触发整流放大系数Ks=40；（3）整流回路总电阻R=0.5Ω(包括电枢电阻)；（4）时间常数l T =0.03 s ，m T =0.18 s ；（5）电流反馈系数β=0.05V/A ；（6）转速反馈系数α=0.007V ·min/r 。

要求系统为：响应无稳态误差，电流环超调量δ≤0.05，转速环按典II 设计，并且给定输入作用下的调节时间最短。

设计要求：分别对电流环和转速环进行设计，并用Matlab 仿真分析其设计结果。

三、设计说明书的内容1、设计题目与设计任务（设计任务书）2、前言（绪论）(设计的目的、意义等)3、主体设计部分4、参考文献5、结束语四、设计时间与设计时间安排1、设计时间：7月8日～7月19日2、设计时间安排：熟悉课题、收集资料： 3天（7月8日～ 7月10日) 具体设计（含上机实验）： 6天（7月11日～ 7月16日) 编写课程设计说明书： 2天（7月17日～ 7月18日) 答辩： 1天（7月19日）《自动控制系统》课程设计任务书专业自动化班级姓名设计题目：模糊PID在实际控制系统中的仿真研究一、设计实验条件地点：自动化系实验室实验设备：PC机二、设计任务了解和掌握PID功能及PID 参数整定等相关知识, 并以控制系统为研究对象，设计智能模糊PID控制器，并给出仿真结果。

《电力拖动自动控制系统》课程设计计划、任务与指导书一、课程设计的目的通过电力拖动自动控制系统的设计，了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。

为今后从事相关技术工作打下必要的基础。

二、课程设计的要求1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。

2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。

3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。

4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

三、课程设计的内容完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。

四、进度安排：共1.5周本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。

（1.5天）2、分析控制要求、控制原理，设计控制方案。

（1.5天）3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。

（2天）4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。

（1.5天）5、整理图纸、写课程设计报告。

（1.5天）五、课程设计报告内容完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）1．退火炉温度控制系统2．变频液位自动控制系统设计3．变频流量自动控制系统设计4．变频供水系统设计5．变频调速恒张力控制系统设计6．变频器在印染机械多电机同步调速系统中应用7．线缆设备恒张力变频器控制设计8．空气压缩机变频调速的设计六、参考书1．陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版), 机械工业出版社1992 2．陈伯时, 陈敏逊. 交流调速系统. 机械工业出版社1998 3．张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社1997 4．王兆义主编²《可编程控制器教程》主编5．徐世许主编²《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编6．《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社1.退火炉温度控制系统退火炉温度控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENS S7-200 PLC 控制柜、一台变频器控制柜，3台风机，3台水煤浆输送泵组成。

自动控制系统课程设计报告课程名称：自动控制系统课程设计设计题目：配合控制的有环流可逆调速系统设计院系：电气工程系班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间： 2015.11.9课程设计（论文）任务书绪论转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。

根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。

基于设计题目，直流电动机调速控制器选用了转速、电流双闭环调速控制电路。

在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。

本文首先确定整个设计的方案和框图。

然后确定主电路的结构形式和各元部件的设计包括触发电路和励磁回路的设计，同时对其参数的计算，包括整流变压器、晶闸管、电抗器和保护电路的参数计算。

接着控制电路的设计包括电流环、转速环的设计以及反馈回路（电流反馈、转速反馈）的设计。

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，，二者之间实行嵌套联接。

从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称做外环。

先确定其结构形式和设计各元部件，并对其参数的计算，包括给定电压、转速调节器、电流调节器、检测电路、触发电路和稳压电路的参数计算,最后画出了调速控制电路电气原理图。

第一章 配合控制的有环流可逆调速系统总体设计1.1总体设计原理采用两组晶闸管整流装置反并联的可逆V-M 系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，两组装置的整流电压同时出现时，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称为环流。

一般来说，这样的环流对系统无益，徒然加重晶闸管和变压器的负担，消耗功率，环流太大时会导致晶闸管损坏，因此必须予以抑制或消除。

为了防止产生直流平均环流，应该在正组处于整流状态时，强迫让反组处于逆变状态，且控制其幅值与之相等，用逆变电压把整流电压顶住，则直流平均环流为零。

于是00d f d r U U =-由00max sin cos cos d m d m U U U mπααπ==得00max 00max cos cos d f d f d r d rU U U U αα==其中f α和r α分别为VF 和VR 的触发延迟角。

黑龙江科技大学 自动控制系统课程设计课程名称自动控制系统课程设计班级学号姓名第一章系统工作原理直流电机调速控制系统的原理框图如图1-1所示：图1-1 原理框图1.1 结构与调速原理直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。

其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。

直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。

其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。

直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。

其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。

电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。

换向器是一种机械整流部件。

由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。

各换向片间互相绝缘。

换向器质量对运行可靠性有很大影响。

直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的，利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波，斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。

为了达到控制直流电机目的，在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。

第二章主电路的设计与分析2.1 主电路的各个部分电路主电路主要环节是：整流电路、斩波电路。

图2-1 调速系统直流脉宽调速系统的组成如图2-1所示，由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。

二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻R1为起动限流电阻，C1为滤波电容。

可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它是由四个功率IGBT管（VT1、VT2、VT3、VT4）和四个续流二极管（VD1、VD2、VD3、VD4）组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机M上可得到正或负的直流电压。

2.1.1 整流电路晶体二极管桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。

《自动控制系统》课程设计标题：基于matlab的控制系统Bode图超前校正设计学院：专业班级：作者：学号：指导老师：完成日期：目录目录摘要 (2)摘要 (3)正文 (4)一、设计的要求 (4)二、校正前系统的性能分析 (4)2.1根轨迹分析系统的稳定性 (4)2.2奈奎斯特曲线分析系统的稳定性 (6)2.3 bode图分析系统的相对稳定性 (6)三、超前校正分析计算 (7)3.1 超前校正原理及其特性 (8)3.2求超前校正函数 (8)3.3 校正后的验证 (9)3.4第二级超前校正 (10)3.5 第二次校正后的验证 (11)3.6计算系统校正后单位阶跃响应曲线及动态性能指标 (12)3.7求超前校正函数的程序 (13)3.8对校正后的系统进行仿真 (15)课程设计体会 (16)参考文献 (17)摘要学习用matlab软件进行控制系统的超前校正设计，是对上学期所学的《自动控制原理》课程的回归和运用。

在这次设计过程中先对校正前系统的性能进行分析，用matlab分别做出校正前系统的根轨迹图像、nyquist图以及bode图，判断系统的稳定性是否达到要求。

然后根据设计要求，运用所学公式对校正装置进行参数的计算与选择，从而选择合适的超前校正函数。

最后，再用matlab对矫正后的系统进行性能分析，并作出阶跃响应图，分析相关指标。

关键词：根轨迹nyquist曲线bode图超前校正正文一、设计的要求基于matlab 的控制系统Bode 图超前校正设计（B ）已知单位负反馈系统的开环传递函数为)101.0)(11.0(1)(00++=s s s s K G试用Bode 图设计方法对系统进行超前校正设计，要求： （1） 在斜坡信号r(t)=t v 0的作用下，系统的稳态误差v ess001.0≤；（2） 系统校正后，相角稳定γ满足：48°≤γ。

（3） 剪切频率s 1-170≥w c 。

（4） 根据超前校正原理，编写程序求串联超前校正函数，函数调用格式要求：[),,ey (ate leadcalibr ]G G sc Var K =G c为返回的超前校正函数，Key=1时，Var=gama,根据满足要求的相角稳定裕度求前校正函数；Key=2，Var=wc,根据满足要求的剪切频率求前校正函数；Key=3,Var(2)=gama,var(2)=wc,根据满足要求的相角稳定裕度和剪切频率求前校正函数。

2021自动控制系统课程设计课程设计任务书（第1组）一、设计题目与设计要求1. 带电流截止负反馈的晶闸管直流单闭环调速系统设计2. 技术数据1) 直流电动机的额定参数为60 kW、220V、305A、1000 r/min，电枢电阻Rs＝0.066Ω，电机过载系数为λ＝1.5，系统总电感为2.16mH。

2) 电枢回路总电阻可取为R=Ra+Rrec=0.18Ω，系统总飞轮矩GD2=78N・m。

3. 设计要求试设计闭环系统，使系统达到静态指标D＝20，S<5%，动态性能指标为相位裕量γ≥60°，并使系统可以在阶跃给定信号下直接启动。

二、设计内容1. 调速的方案选择1) 系统的结构选择；2) 确定直流调速系统的总体结构框图。

2. 主电路的设计（包括整流变压器、晶闸管、平波电抗器等）3. 晶闸管触发电路的设计4. 控制电路的设计计算（主要有给定电源和给定环节的设计计算、转速检测环节、电流截止负反馈环节的设计与计算、调速系统的稳态参数计算等）5. 单闭环直流调速系统的动态设计（即根据所给的动态性能指标设计和确定调节器及其参数）三、系统的计算机仿真采用MATLAB中的simulink工具箱对系统在阶跃输入和负载扰动情况下的动态响应（主要为转速和电枢电流）进行仿真。

四、设计提交的成果材料1. 设计说明书一份；2. 直流调速系统电气原理总图、仿真模型图、仿真结果图各一份设计的内容。

五、参考书籍1. 陈伯时主编，电力拖动自动控制系统（第3版），机械工业出版社，20212. 阮毅，陈伯时主编，电力拖动自动控制系统（第4版），机械工业出版社，20213. 何建平、陆治国主编，电气传动，重庆大学出版社，2002.84. 王兆安等编著，电力电子技术（第4版），机械工业出版社，2021.95. 何希才等编著，电动机控制电路应用实例，中国电力出版社，2021.16. 洪乃刚等编著，电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真，机械工业出版社，2021.1课程设计任务书（第2组）二、设计题目与设计要求1. 设计题目：双闭环直流晶闸管调速系统设计2. 技术数据1) 直流电动机的额定参数PN=11kW、UN=230V、IN=47.8A、nN=1450r/min，电枢电阻Ra=0.9Ω，电枢绕组电感La=6.6mH，电机飞轮矩GDd2=6.39N・m2，电流过载倍数λ=1.5。