《自动控制原理课程设计报告》课件.ppt

自动控制原理课程设计报告 卷纸张力控制系统 一、卷纸张力控制系统原理 控制系统： 系统工作原理： 在造纸厂的卷纸过程中，当纸张不断地从卷开轴向卷进轴运动时，线速度就会下降，从而纸张承受的张力会相应的减小。为保证张力的基本恒定，必须调整电机的转速。 图1-1所示的控制系统中，采用三个滑轮和一个弹簧组成的张力测量器来测量纸上的张力。将测量的实际张力与预设张力进行比较，经放大器放大后得到电机的输入电压。通过电压的变化来调节电机的转速，进而调节卷开轴向卷进轴运行的线速度。最终，使纸张的张力保持基本恒定。 电机---被控对象 预设张力---系统给定量 实际张力---系统控制量 通过对系统的分析，可得卷纸张力控制系统的方框图如图所示 二：控制系统方框图 三、控制过程分析 1、各个环节的传递关系如下： 　　（1）、实际测得的张力与预设张力进行比较后，经过放大器放大作为电机的输入电压。 （2）、放大器的输出电压作为电机的输入电压对电机进行调速控制 （3）、电机的转速与卷进轴的转速相同，所以电机的转速与纸张的线速度成线性关系。 （4）、由三个滑轮和一个弹簧秤组成的测力系统对纸张的张力进行测量。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （5）、将测得的张力反馈到比较装置与预设张力进行比较 四;系统的结构框图 F2（s） 五：传递函数 由系统的结构框图可以求函数为得， 系统的开环传递： 　　　　　　　　 闭环传递函数： 　　　　　　　　 六：系统的时域分析与频域分析 1、时域分析 （1）、动态性能分析 　　由系统的传递函数可得=3.5187 =0.4534 系统的单位阶跃响应如下图所示 系统各时域参数为： 　所以系统的动态稳定性能指标： 　 　　　 td=0.3744s ty=0.6509s tp=1.0017s ts=2.7582s 20.23% (2）、稳态性能分析 　　　稳态误差是描述系统稳定性能的一种性能指标，在阶跃信号、斜坡信号作用下进行测定和计算。若在时间是无穷时，系统输出量不等于输入量或输入量的确定函数，则存在系统误差。稳态误差是系统控制精度或抗干扰动能力的一种度量。 因为该系统是零型系统，所以对阶跃信号来说是有差跟踪，对单位脉冲信号和其他信号存在稳态误差。 由 可知 对阶跃信号有：ess= =1/13 对其他信号有: = = = = 2、频域分析 开环传递函数，知道它的频率的表达式如下 波特图： 由波特图知，截止频率： 相角裕度： 幅值裕度： 七：系统校正 1：计算需补偿的相位超前角 2、计算衰减率 0.44 3、确定新的开环截止频率 4、确定两转折频率： 5、补偿增益： 6、校正后的开环频率特性 7、校验计算结果： 所以校正后的系统满足给定要求。 感悟总结：一个学期的自动控制原理就这样结束了，可是，在这个领域， 我们学到的东西太少，需要学的还有很多。学习，有时候不需要太多的记忆，更多的，需要我们动手去做，去了解去认真感悟。