自动控制原理课程设计--电动车控制系统校正 - 图文

自动控制研究性教学 电动车车速控制系统校正

电动车车速控制系统校正

目 录

一、研究内容............................................................................................. 2 1、研究内容 ........................................................................................ 2 2、控制原理图 .................................................................................... 2 二、系统建模............................................................................................. 3 1、系统分析 ........................................................................................ 3 2、简化系统模型 ................................................................................ 3 三、时域分析............................................................................................. 4 1、稳定性分析 .................................................................................... 4 2、稳态误差分析 ................................................................................ 4 3、动态特性指标 ................................................................................ 5 4、调整系统 ........................................................................................ 6 四、根轨迹分析 ........................................................................................ 9 1、根轨迹............................................................................................. 9 2、系统特性分析 .............................................................................. 10 五、频域分析........................................................................................... 13 1、系统伯德图、奈奎斯特图 .......................................................... 13 2、系统性能分析 .............................................................................. 14 六、小组分工........................................................................................... 16

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七、感受心得........................................................................................... 16

一、研究内容

1、研究内容

通过车手柄转手产生不同扭矩，电源输入不同的电压值（不稳

定），改变直流电机的电流输出值，从而影响电机的转速，改变车速。车速通过转速计反馈给输入的电压值，然后进一步稳定输出车速，如此反复，直到车速达到一定的稳定状态（在一定范围内变化），表现为和输入的扭矩呈线性关系。

2、控制原理图

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二、系统建模

1、系统分析

控制对象：直流电机 扰动量：电机的负载阻力转矩 输入量：电压U（转矩） 输出量：输出车速 n

2、简化系统模型

由电路图可知系统由 一个积分环节、一个一阶微分环节、两个性

环节组成，故其传递函数和方框图有：

R（s） C(s) G1(s G2(s G3(s G4(s -1

Wf(s R（s） C(s) Τ ○S+ 1/S K1/T1S+ K2/T2S+ -1 1 1 1 1 Wk=Kk(τ0S+1)/[s(τ1S+1)( τ2S+1)]

WB=Wk/(1+ Wk Wf)

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三、时域分析

取单位反馈，令τ0=0.5， τ1=1， τ2=4对系统进分析

1、稳定性分析

特征方程有：

τ1τ2S^3+(τ1+τ2)S^2+(τ0 Kk+1)S+ Kk = 0

S^3 4 0.5K+1 S^2 5 K S^1 1-0.3K 0 S^0 K 故开环增益 0< Kk＜3.333 2、稳态误差分析

系统为1型系统 故 Kv = Kk，输入信号为x(t)=a*1+b*t+0.5*c*t

eSS = a*0 + b/K + c*∞

由此可以得出，增大K或者提升系统的型别可以减少系统稳态误差

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3、动态特性指标

在Metlab中编程可得其性能参数

由此可知系统的 开环放大系数K k越大系统就越趋于不稳定状态，过小则会使系统反应较慢，此系统合适的Kk在0.1附近。

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