高速列车倾斜控制系统分析与综合设计 .docx

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1、世方民族大学实制想告系（部、中心）电气信息工程学院姓名学号专业自动化班级同组人员课程名称控制系统仿真与设计综合实训实训题目名称高速列车倾斜控制系统分析与综合设计起止时间成绩指导教师签名北方民族大学教务处制一、引言31.1 系统说明31.2 设计指标31.3 基本要求3二、校正前系统性能分析42.1 稳态性能42.2 动态性能6三、校准装置设计73.1 控制系统类型分类73.2 系统建模73.3 频域法进行校正7四、校正后系统性能分析94.1 运用matlab进行时域仿真94.2 运用matlab进行频域仿真104.3 时域性能结果10五、设计总结及心得体会115.1 设计总结及心得体会11七,

2、参考文献12一、引言1.1 系统说明高速列车的倾斜控制系统如图所示，设计一个合适的校正网络，使系统阶跃响应超调量小于5%,调节时间小于（）.6%（2%准则），并使系统对斜波输入响应的稳态误差小于。然后，计算系统的实际响应并检查试验结果。图1控制系统结构图1.2 设计指标1、系统对斜波输入响应的稳态误差小于15%,Kv=6.7;2、系统对阶跃输入的超调量小于5%；3、按2%准则调节时间人不超过0.5so1.3 基本要求1、对原系统进行稳定性分析；2、利用频率域方法分析系统：（1）作原系统的BOde图；（2）分析原系统的性能，当原系统性能不满足设计要求时，则进行系统校正。3、利用频率域方法综合系统

3、：（1）画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（微分、积分和微分-积分校正）；（2）确定校正装置传递函数的参数；（3）画出校正后的系统的BOde图，并校验系统性能；若不满足，则重新确定校正装置的参数。4、实现校正前、后系统，并得到校正前后系统的阶跃响应。5、由上述结果，你可以得出怎样的结论。二、校正前系统性能分析2.1稳态性能(1)稳定性分析GMS)=s(s+10)(5+50)%。=-_S3+60s2+500S+12特征方程：S3+60s2+500S+12=0劳斯表：S315000S260120S50060-l1260s012由于劳斯表第一列符号未改变且全部大于0故该系统稳定(2)稳态误

4、差已知给定斜坡输入响应，故r(t)=t,R(t)=4SZ则K=imSG(三)H(三)=STo500隈=：=土=竺6.7(因题设要求=15%,所以此种情况不满SSkKv12SS足题设要求)(3)Bode图num=12den=l605000;W=IogSPaCe(-2,3,100)；bode(num,den,w);gridon;title(zBodeDiagramofG(三)=12s(s+10)(s+50)z)50Oooo505-1mp)Pm6pnOoO92-BodeDiagramO8(6P)SeqdFrequency(rads)2.2动态性能Simulink仿真系统框图和单位阶跃响应曲线仿真系统

5、框图未矫正单位阶跃响应效果图FileToolsViewSimulationHelp三、校准装置设计3.1 控制系统类型分类本实验采用超前校正超前校正是利用校正装置的相位超前特性来增加系统的相位稳定裕量，利用校正装置幅频特性曲线的正斜率段来增加系统的穿越频率,从而改善系统的平稳性和快速性。为了最大限度地利用其相位超前特性来增加系统的相位稳定裕量，一般选择校正装置的最大超前相角6m。出现在系统新的穿越频率3c处。超前校正的特点：增益和阶次未改变，稳态精度变化不大，加快了系统的响应速度，即改善系统的瞬态性能。3.2 系统建模K(三)CUl3.3 频域法进行校正基于超前校正装置的传递函数为/、1+TS

6、1+TSGs)=Kca=K+aTSl+aT5则校正后系统的开环传递函数为GC(三)G(三)。令：Go(三)=KG(三)=s(s+10)(s+50)式中，K=Kcao调整增益K,使之满足对K户6.7的要求即：/c=Iimsg(三)=6.7解得：K=-=279.16oSTo50012矫正后的伯德图:p)8pm晏100500-50-100-150-90-180BodeDiagram10-110101102Frequency(rads)103校正系统伯德图:BodeDiagram(BP)Pm6en56545250-2O1482015105(6P)SeUd1Oo101Frequency(rads)四、校

7、正后系统性能分析4.1 运用matlab进行时域仿真矫正后单位阶跃响应曲线由放到在0.45秒左右对校正后单位阶跃响应图线可以读出在0.45秒时输出达到1.02,开始满足A=O.02。4.2 运用matlab进行频域仿真num=502.53350den=0.085.81005000w=logspace(-2,3,100)bode(num,den,w)gridonBodeDiagram100S-P)Pm6ew500-50-100-150-180-270W210110101102103Freauencv(rads)Bode图-904.3 时域性能结果1 .由系统框图知；Kf3350/500=6.7(

8、与题设要求勺=6.7相同，满足题设要求，此值可取)ew=l6.7=14.9%14.9%15%(满足题设要求，满足题设要求故此值可取)2 .读取阶跃信号曲线图可知；c(tp)=1.033.;c()=l所以M/也P一二(1.o331)%=3.3%(因3.3喏%,满足设计要求Mp5%)3,当a=0.02时%由阶跃响应曲线图可知t(三)=0.450.5(满足t(三)0.5设计要求)五、设计总结及心得体会经过两个星期设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。通过此次课程设计，实践出真知，暴露出了前期我在实践方

9、面的知识欠缺和经验不足，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

10、而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，

11、这也是非常宝贵的。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们

12、学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！六、参考文献参考文献11姜启源，谢金星，叶俊.数学模型（第三版）M.北京：高等教育出版社，2003.8.2孙亮，杨鹏.自动控制原理M.北京：北京工业大学出版社，1999.9.3毕云飞，李世平.新概念OffiCe2003三合一图解教程M.北京：清华大学出版社，2004.9.4孙亮.MAT1.AB语言与控制系统仿真M.北京：北京工业出版社，2002.7.5翁剑枫，叶志前.MAT1.AB1.abVIEWSystemView仿真分析基础M.北京：机械工业出版社,2005.1.6邹伯敏.自动控制原理M.北京：机械工业出版社，2019.7.