202自动控制课设题目
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自动控制系统课程设计题目
题目1：
已知一光源自动跟踪系统，利用帆板上一对光敏元件检测光能，当帆板偏离光源时，光敏元件产生电压差并通过放大后驱动电机转动，使太阳能帆板对准光源，如图示，其中，电机电枢总电阻Ra=1.75欧，总电感La=2.83mH，电机转子旋转产生的电动势Uv=Kv*W，Kv=0.093，w为转子角速度；电动机产生的电磁力矩为T=Kt*I，Kt=0.09；电动机及负载的转动惯量J=30e-6；阻力矩为TL=B*w，其中B=0.005。
要示：
1) 分析系统工作过程，建立数学模型，并画出结构图。
所用公式：Te?TL?JdwdIU?Uv?IR?Ladt dt
其中，输入信号为电压U，输出信号为角频率w
2) 系统跟踪阶跃响应的时间为0.5秒，超调量为小于5%，设计校正系统
题目2：
下面为单闭环直流调速系统原理图
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其中，A为放大器，GT为触发装置，UPE为晶闸管三相桥式整流装置，M为被控的直流电动机，TG为测速发电机，Un*为给定电压信号，Un为反馈信号，Uc为控制信号，Ud为电动机电枢电压，Id为电枢电流，n为电动机转速。 已知，放大器A的放大倍数是Ka=21，GT和UPE总的传递函数为
G1(s)?445.19，电动机的传递函数为G2(s)?，反馈20.0167s?10.001275s?0.075s?1环节可看做一个比例环节，比例系数为Ktg=0.02。
要求：设计调节器，使得系统稳定，并有足够好的动态性能，超调量小于20%，调节时间小于1s。
题目3：
磁盘驱动器必须保证磁头的精确位置，并减小参数变化和外部振动对磁头定位造成的影响。作用于磁盘驱动器的扰动包括物理振动、磁盘转轴轴承的磨损和摆动，以及元器件老化引起的参数变化等。下图为磁盘驱动器示意图和磁头控制系统框图：
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已知被控制对象（电机和驱动臂）的传递函数为G(s)?5000，传
s(s?20)(s?1000)感器传递函数H(s)=1。要求：设计控制器Gc（s），使系统稳定，并满足调节时间小于0.5s，超调量小于10%。
题目4：
火星漫游车转向控制：1997年7月4日，以太阳能为动力的“逗留者”号火星漫游车在火星上着陆，全车重10.4KG，可由地球上发出的路径控制信号实施遥控。车上的两组车轮以不同的速度运行，以便实现整个装置的转向。
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上图为火星漫游车转向控制系统框图，G（s）为动力传动系统与漫游车的传递函数，为G(s)?K1，反馈H(s)=1。要求：设计校正装置，选择
s(s?2)(s?5)合适的K1的值，在确保系统稳定的条件事，使系统对斜坡输入的稳态误差小于或等于输入指令幅度的24%。
题目5：
一种采用电磁力驱动的磁悬浮列车的构造如下：
其运行速度可达480km/h，载客量为400人。但是磁悬浮列车的正常运行需要在车体与轨道之间保持0.635cm的气隙。设车体与悬浮线圈的传递函数为
G(s)?s?4，系统为单位负反馈，试设计校正装置Gc（s），要求：系统稳
(s?2)2定，对单位阶跃输入的稳态跟踪误差为零，系统的动态性能较好。（气隙为被控变量）
题目6：
y轴
雕刻机控制系统如图：
z轴
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