㈠ 電氣工程及其自動化的自動控制原理的課程設計緊急求助！！！
這種課程設計，用matlab，最多1小時搞定，自己做吧。
要是有不清楚的問問還行，誰沒事做這么多
㈡ 常用的電氣校正裝置
控制工程中用得最廣的是電氣校正裝置，它不但可應用於電的控制系統， 而且通過將非電量信號轉換成電量信號，還可應用於非電的控制系統。控制系統 的設計問題常常可以歸結為設計適當類型和適當參數值的校正裝置。校正裝置可 以補償系統不可變動部分（由控制對象、執行機構和量測部件組成的部分）在特 性上的缺陷，使校正後的控制系統能滿足事先要求的性能指標。常用的性能指標 形式可以是時間域的指標，如上升時間、超調量、過渡過程時間等（見過渡過程）， 也可以是頻率域的指標，如相角裕量、增益裕量（見相對穩定性）、諧振峰值、 帶寬（見頻率響應）等。 常用的串聯校正裝置有超前校正、滯後校正、滯後-超前校正三種類型。 在許多情況下,它們都是由電阻、電容按不同方式連接成的一些四端網路。各類 校正裝置的特性可用它們的傳遞函數來表示，此外也常採用頻率響應的波德圖來 表示。不同類型的校正裝置對信號產生不同的校正作用，以滿足不同要求的控制 系統在改善特性上的需要。在工業控制系統如溫度控制系統、流量控制系統中， 串聯校正裝置採用有源網路的形式，並且製成通用性的調節器，稱為PID（比例 -積分-微分）調節器，它的校正作用與滯後-超前校正裝置類同。 自動控制原理課程設計 第一章 課程設計的目的及題目 -2- 一、課程設計的目的及題目 1.1 課程設計的目的 1）掌握自動控制原理的時域分析法，根軌跡法，頻域分析法，以及各種補 償（校正）裝置的作用及用法，能夠利用不同的分析法對給定系統進行性能分 析，能根據不同的系統性能指標要求進行合理的系統設計，並調試滿足系統的 指標。 2）學會使用MATLAB 語言及Simulink 動態模擬工具進行系統模擬與調試。 1.2 課程設計的題目 已知單位負反饋系統的開環傳遞函數 0 K ( ) ( 1 0 ) ( 6 0 ) G S S S S ，試用頻率法 設計串聯超前——滯後校正裝置，使（1）輸入速度為 1 r ad s 時，穩態誤差不大 於 1 126 rad 。(2)相位裕度 0 3 0 ，截止頻率為 20 rad s 。（3）放大器的增益不 變。 自動控制原理課程設計 第二章 課程設計的任務及要求 -3- 二、課程設計的任務及要求 2.1 課程設計的任務 設計報告中，根據給定的性能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正 （須寫清楚校正過程），使其滿足工作要求。然後利用MATLAB 對未校正系統和 校正後系統的性能進行比較分析，針對每一問題分析時應寫出程序，輸出結果圖 和結論。最後還應寫出心得體會與參考文獻等。 2.2 課程設計的要求 1）首先，根據給定的性能指標選擇合適的校正方式對原系統進行校正，使 其滿足工作要求。要求程序執行的結果中有校正裝置傳遞函數和校正後系統開環 傳遞函數，校正裝置的參數T， 等的值。 2）利用MATLAB 函數求出校正前與校正後系統的特徵根，並判斷其系統是 否穩定，為什麼? 3）利用MATLAB 作出系統校正前與校正後的單位脈沖響應曲線，單位階躍 響應曲線，單位斜坡響應曲線，分析這三種曲線的關系。求出系統校正前與校正 後的動態性能指標σ%、tr、tp、ts 以及穩態誤差的值，並分析其有何變化。 4）繪制系統校正前與校正後的根軌跡圖，並求其分離點、匯合點及與虛軸 交點的坐標和相應點的增益 K 值，得出系統穩定時增益 K 的變化范圍。繪制系 統校正前與校正後的Nyquist 圖，判斷系統的穩定性，並說明理由。 5）繪制系統校正前與校正後的Bode 圖，計算系統的幅值裕量，相位裕量， 幅值穿越頻率和相位穿越頻率。判斷系統的穩定性，並說明理由。 自動控制原理課程設計
㈢ 自動控制原理與系統專業課
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學習目標
了解根軌跡的概念、意義；重點掌握繪制常規負反饋系統根軌跡的基本條件和基本規則；掌握參量根軌跡的繪制和正反饋根軌跡的繪制；了解多迴路控制系統的根軌跡和遲後系統根軌跡；掌握增加開環零極點對根軌跡的影響；了解利用根軌跡分析系統的暫態響應。 教學內容
【知識點】 根軌跡的基本概念，繪制根軌跡的基本條件和基本規則，廣義根軌跡，利用根軌跡分析系統的性能，用MATLAB繪制系統的根軌跡 【技能點】
繪制根軌跡。
教學方法 演示法 講授法 多媒體法
教學條件 ppt課件 任務單 工作單 補充資料 視頻文件 考核評價 理論知識掌握情況 任務完成情況 團隊合作能力 工作態度
學生自評 小組成員互評 教師評價 學生的知識和能
力要求 具有綜合應用所學知識的能力 具有自主學習的能力
教師的知識和能
力要求
具備一定的設計控制系統的能力 具備較豐富的控制知識
學習情境5
線性系統的頻域分析
教學時間
4學時
學習目標
掌握頻率特性的基本概念，幅相頻率特性圖與對數頻率特性圖的建立；熟悉典型環節的頻率特性及其Nyquist圖與Bode圖；掌握系統開環頻率特性（Nyquist圖和Bode圖）的繪制；了解最小相位系統的概念；重點掌握利用實測開環幅頻特性確定最小相位系統的開環傳遞函數的方法；重點掌握判斷系統穩定性的幾何判據：乃奎斯特穩定判據（包括利用幅相頻率特性曲線和對數頻率特性曲線進行判斷）；熟悉控制系統相角裕度、幅值裕度的基本定義和概念及計算方法；一般了解閉環幅頻特性（等M圓）的求解方法，掌握頻域性能指標及頻域指標與時域指標的關系。
教學內容
【知識點】 頻率特性，典型環節的頻率特性，系統開環頻率特性的繪制，乃奎斯特定判據和系統的相對穩定性，系統的頻率特性及頻域性能指標，頻率特性的實驗確實方法，用MATLAB進行系統的頻域分析 【技能點】
系統頻率特性的繪制。
教學方法 演示法 講授法 多媒體法
教學條件
ppt課件 任務單 工作單 補充資料 視頻文件
6
考核評價
理論知識掌握情況 任務完成情況 團隊合作能力 工作態度
學生自評 小組成員互評 教師評價
學生的知識和能
力要求 具有綜合應用所學知識的能力 具有自主學習的能力
教師的知識和能
力要求
具備一定的設計控制系統的能力 具備較豐富的控制知識
學習情境6
系統的分析與校正
教學時間
8學時
學習目標
了解控制系統校正的概念、校正的實質、校正的方法、校正方式；熟悉串聯相位超前校正、相位滯後校正、相位滯後-超前校正裝置及特性；重點掌握利用頻率特性法確定串聯校正裝置參數的方法；簡單了解反饋校正、前饋校正及復合控制。 教學內容
【知識點】 線性系統的校正，線性系統校正的概念，線性系統的基本控制規律，常用校正裝置及其特性，校正裝置設計的方法和依據，串聯校正的設計，MATLAB在線性系統校正中的應用。
【技能點】
校正的設計
教學方法 演示法 講授法 多媒體法
教學條件
ppt課件 任務單 工作單 補充資料 視頻文件 考核評價
理論知識掌握情況 任務完成情況 團隊合作能力 工作態度
學生自評 小組成員互評 教師評價
學生的知識和能
力要求 具有綜合應用所學知識的能力 具有自主學習的能力
教師的知識和能
力要求
具備一定的設計控制系統的能力 具備較豐富的控制知識
三、課程實施建議
（一）教學方法
1.教學內容組織方式與目的
1）由於《自動控制系統與應用》課的理論性和抽象性都很強，具有一定的深度和復雜性，我們對各章的基本內容都進行了深入剖
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析，找出其關鍵內容、重點和難點，並在此基礎之上制定了比較完善的教學大綱，將教學內容分為了解、掌握、熟練運用等幾個層次。 主要內容：控制系統的數學模型、線性系統的時域分析法、線性系統的軌跡法、線性系統的頻域分析法、線性系統的校正方法、線性離散系統的分析與校正、非線性控制系統分析。
2）在課堂上，採用了多媒體教學手段，採用「啟發式」教學方法，由淺入深地講解有關概念、定義和分析方法，積極引導學生主動思考問題；因材施教，根據不同層次的學生適當調整講課內容和深度；同時還注意將自動化領域最新進展適時地介紹給學生等等。並要求學生課前預習，帶著問題來聽課；課後要在閱讀大量參考書和做一些概念性強的習題的前提下，領會本課程的要點，以利於消化課程內容。教師在教學計劃與大綱指導下，進行教學過程, 根據學生的課堂表現、考試成績、問卷調查,教師及時調整講課內容和方法。 3）在授課過程當中，我們隨時布置一定量的課後作業題，使學生鞏固對課堂上所學知識的理解和掌握，並且對學生也有一定的約束力和督促作用。教師對作業進行定期檢查，以便了解學生對已學內容的理解和掌握情況，並依此及時糾正學生在對基本概念和方法理解上的偏差、調整課堂教學的進度。我們在授課過程當中還採用了課堂練習的方式，即先進行階段性隨堂測驗，然後再集體答疑，集中解決具有共性的問題，收到了良好的效果。。
（二）教學條件 1.標准與規范 1、編制學期授課計劃規范
學期授課計劃是任課教師進行教學工作的依據，是教學的基本文件之一，必須認真編制。 2、備課規范
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備好課是提高教學質量，上好課的一個關鍵。任課教師在深刻領會大綱的基礎上，認真備好內容、備教材、備教法、備學生、不上無准備的課。 3、課堂教學規范
課堂教學是教學的基本形式，講好課是提高教學質量的中心環節。任課教師在備好課的基礎上遵循教學規律和原則，運用科學的教學方法和手段，上好每一堂課。 4、作業、練習規范
作業是學生進一步理解和鞏固知識，熟練運用知識和重要環節。任課老師要十分重視對學生作業的布置、指導、檢查和批改。 5、教學輔導工作規范
教學輔導工作是對學生因材施教，解決學生課堂學習存在的疑難問題的重要教學活動，教師應主動認真地做好這一工作。 6、實踐教學規范
實踐教學是學好這門課程的關鍵部分，老師在學生實習前一定要給學生講清楚安全以及維護風機時的操作規程。
2.教學設施
自動控制實訓室、多媒體教室。。 3.實訓條件
（1）自動控制實訓中心 （2）校外企業 （三）課程考評方法
1. 作業布置8-10次，以習題為主，其平均成績記為平時成績，
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占總成績的20%-40%
2. 本課程考核以筆試方式進行，考核成績占總成績的80%-60% 3. 課程總成績 = 平時成績+考核成績
四、參考文獻
1．《現代控制工程》 緒方勝彥著（盧伯英 佟明安 羅維銘 譯） 科學出版社
2．《自動控制原理與系統》上、下冊 清華大學吳麒等 國防工業出版社
3.《自動控制原理》 孫德寶 主編 化學工業出版社 4．《自動控制原理》 天津大學 李光泉 主編 機械工業出版社
5．《自動控制理論》 侯夔龍 主編 西安交通大學出版社
㈣ 一型三階系統的典型分析與綜合分析
同是一路人啊，到geogle上搜搜吧。 \r\n《Visual C++數字圖像識別技術典型案例》，估計你也是武大09syb的吧，借這本書就能查到了，書上的內容都是的。
㈤ 機械控制工程基礎 什麼叫系統校正，主要有哪些方法
常用的基本方法有根軌跡法和頻率響應法兩種。 ① 軌跡法設計校正裝置 當性能指標以時間域量值（超調量、上升時間、過渡過程時間等）給出時，採用根軌跡法進行設計一般較為有效。設計時，先根據性能指標，在s的復數平面上,確定出閉環主導極點對的位置。隨後，畫出未加校正時系統的根軌跡圖，用它來確定只調整系統增益值能否產生閉環主導極點對。如果這樣做達不到目的，就需要引入適當的校正裝置。校正裝置的類型和參數，根據根軌跡在閉環主導極點對附近的形態進行選取和計算確定。一旦校正裝置決定後，就可畫出校正後系統的根軌跡圖，以確定除主導極點對以外的其他閉環極點。當其他閉環極點對系統過渡過程性能只產生很小影響時，可認為設計已完成，否則還須修正設計。 ② 用頻率響應法設計校正裝置 在採用頻率響應法進行設計時,常選擇頻率域的性能如相角裕量、增益裕量、帶寬等作為設計指標。如果給定性能指標為時間域的形式，則應先化成等價的頻率域形式。通常，設計是在波德圖上進行的。在波德圖上，先畫出滿足性能指標的期望對數幅值特性曲線，它由三個部分組成：低頻段用以表徵閉環系統應具有的穩態精度；中頻段表徵閉環系統的相對穩定性如相角裕量和增益裕量等，它是期望對數幅值特性中的主要部分；高頻段表徵系統的復雜性。然後，在同一波德圖上，再畫出系統不可變動部分的對數幅值特性曲線，它是根據其傳遞函數來作出的。所需串聯校正裝置的特性曲線即可由這兩條特性曲線之差求出，在經過適當的簡化後可定出校正裝置的類型和參數值。 不論是採用根軌跡法還是頻率響應法，設計中常常有一個反復的修正過程，其中設計者的經驗起著重要的作用。設計的結果也往往不是唯一的，需要結合性能、成本、體積等方面的考慮，選擇一種合理的方案。
㈥ 自動控制原理中如何選用校正裝置的型別
1、採用串聯校正往往同時需要引入附加放大器，以提高增益並起隔離作用。
2、對於並聯校正，訊號總是從功率較高的點傳輸到功率較低的點，無須引入附加放大器，所需元件數目常比串聯校正為少。在控制系統設計中採用哪種校正，常取決於校正要求、訊號性質、系統各點功率、可選用的元件和經濟性等因素。
其實我是過來人，學好自控真得並不難！關鍵是一些基礎概念和基礎公式要理清，比如開環和閉環、二階系統的傳函標準式、穩定裕度之類的，一些問題要先想，不懂再問！學習時能預習最好，課後再花點小時間回顧，整理一個大的框架，著重掌握就基本上可以了。
大的分現代控制理論和經典控制理論。
現代控制理論控主要掌握狀態空間表示式（三種控制系統的描述方式之一，其他兩種是經典控制理論裡面的微分方程和傳遞函式也是重點）和結構圖、狀態方程的解（主要研究求解矩陣指數或者狀態轉移矩陣）、系統的能控性與能觀性的判斷方式、如何用李雅普洛方法（主要是第二方法）判斷系統的穩定性、狀態反饋的應用（包括極點配置、實現解耦和為了能夠實現狀態反饋而建立的狀態觀測器），後面的最優控制和狀態估計了解就行。
經典控制理論中，主要掌握線性系統的三種不同分析法——時域法（以二階為主）、根軌跡法（8個性質）和頻域分析法（側重點不同，目的都是研究系統的效能指標）、以及這三種方法對應判斷系統穩定的方法（勞斯判據、直接讀圖位於左半平面、和奈氏判據）、離散系統的訊號取樣和穩定性判據（類比勞斯判據）、非線性系統的兩種分析法、至於線性系統的校正，了解就行。
此外，做一些相關的題目基本上就差不多了。書嘛，不用拘泥於一本書，多看看其他的書目，我學習的是胡壽松的，選看的是北航的書，從其他的書上，可以發現很多新的東西。以上是我的學習過程和感想，僅供參考，希望對你有幫助！
你說的自動控制原理圖是系統結構圖吧，這個圖其實是實際系統的一種抽象，你要想看懂並設計一個圖，先要找本自控原理教材學習一下，這樣的書應該有很多，自動化專業的都有，:jingpinke./ 這個網站上還有課程視訊，你可以自己找一找看一看
衰減率是指每經過一個波動周期,被調量波動幅值減少的百分數
也就是同方向的兩個相鄰波的前一個波幅減去後一個波幅之差與前一個波幅的比值
下面含有具體方法 你可以把具體例子刪去 就是緒論 當然也可以不刪 我也是自動化專業的 最近也在課程設計 以往在電廠自動化專業學生進行畢業設計過程中，常常需要進行大量的數學運算。在當今計算機時代，通常的做法是藉助高階語言Basic、Fortran或C語言等編制計算程式，輸入計算機做近似計算。但是這需要熟練的掌握所運用的語法規則與編製程式的相關規定，而且編製程式不容易，費時費力。 目前，比較流行的控制系統模擬軟體是MATLAB。1980年美國的Cleve Moler 博士研製的MATLAB環境（語言）對控制系統的理論及計算機輔助設計技術起到了巨大的推動作用。由於MATLAB的使用極其容易，不要求使用者具備高深的數學與程式語言的知識，不需要使用者深刻了解演演算法與程式設計技巧，且提供了豐富的矩陣處理功能，因此控制理論領域的研究人員很快注意到了這樣的特點。尤其MATLAB應用在電廠自動化專業的畢業設計的計算機模擬上，更體現出它巨大的優越性和簡易性。 使用MATLAB對控制系統進行計算機模擬的主要方法是：以控制系統的傳遞函式為基礎，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進行計算機模擬研究。 1．時域分析中效能指標 為了保證電力生產裝置的安全經濟執行，在設計電力自動控制系統時，必須給出明確的系統性能指標，即控制系統的穩定性、准確性和快速性指標。通常用這三項技術指標來綜合評價一個系統的控制水平。對於一個穩定的控制系統，定量衡量效能的好壞有以下幾個效能指標：（1）峰值時間tp；（2）調節時間ts；（3）上升時間tr；（4）超調量Mp%。 怎樣確定控制系統的效能指標是控制系統的分析問題；怎樣使自動控制系統的效能指標滿足設計要求是控制系統的設計與改造問題。在以往進行設計時，都需要通過效能指標的定義徒手進行大量、復雜的計算，如今運用MATLAB可以快速、准確的直接根據響應曲線得出效能指標。例如：求如下二階系統的效能指標： 首先用MATLAB在命令視窗編寫如下幾條簡單命令： num=[3]; ％傳遞函式的分子多項式系數矩陣 den=[1 1.5 3]; ％傳遞函式的分母多項式系數矩陣 G=tf(num,den); ％建立傳遞函式 grid on; ％圖形上出現表格 step(G) ％繪制單位階躍響應曲線 通過以上命令得到單位階躍響應曲線如圖1，同時在曲線上根據效能指標的定義單擊右鍵，則分別可以得到此系統的效能指標：峰值時間tp=1.22s；調節時間ts=4.84s；上升時間tr=0.878s；超調量Mp%=22.1%。 圖1 二階系統階躍響應及效能指標 2．具有延遲環節的時域分析 在許多實際的電力控制系統中，有不少的過程特性（物件特性）具有較大的延遲，例如多容水箱。對於具有延遲過程的電力控制無法保證系統的控制質量，因此進行設計時必須考慮實際系統存在遲延的問題，不能忽略。所以設計的首要問題是在設計系統中建立遲延環節的數學模型。 在MATLAB環境下建立具有延遲環節的數學模型有兩種方法。 例：試模擬下述具有延遲環節多容水箱的數學模型的單位階躍響應曲線： 方法一：在MATLAB命令視窗中用函式pade(n，T) num1=1;den1=conv([10,1],[5,1]);g1=tf(num1,den1); [num2,den2]=pade(1,10);g2=tf(num2,den2); g12=g1*g2; step(g12) 圖2 延遲系統階躍響應曲線 方法二：用Simulink模型視窗中的Transport Delay（對輸入訊號進行給定的延遲）模組 首先在Simulink模型視窗中繪制動態結構圖，如圖3所示。 圖3 遲延系統的SIMULINK實現 然後雙擊示波器模組，從得到的曲線可以看出，與方法一的結果是相同。 3．穩定性判斷的幾種分析方法 穩定性是控制系統能否正常工作的首要條件，所以在進行控制系統的設計時首先判別系統的穩定性。而在自動控制理論的學習過程中，對判別穩定性一般採用勞斯穩定判據的計算來判別。對於高階系統，這樣的方法計算過程繁瑣且復雜。運用MATLAB來判斷穩定性不僅減少了計算量，而且准確。 3．1 用root(G . den{1})命令根據穩定充分必要條件判斷 例
幽默了
不知道你是學 經典控制理論還是現代控制理論
不管學那個 你要有 高等數學 大學物理 電工基礎 訊號與系統 數位電子基礎 類比電子基礎
這六門基礎課。
當然高數 和 訊號 主要是 卷積 傅立葉變換和 拉氏變換 泰勒級數
不多的東西
根軌跡是開環系統某一引數從零變化到無窮大時，閉環系統特徵根在s平面上變化的軌跡。可分成常義根軌跡和廣義根軌跡。根軌跡有180度、零度根軌跡和參量根軌跡。根軌跡是開環系統的增益從零變化到無窮大時，閉環系統特徵根在s平面上變化的軌跡。所以1.如果根軌跡全部位於S平面左側，就表示無論增益怎麼改變，特徵根全部具有負實部，則系統就是穩定的。2.如果根軌跡在虛軸上，表示臨界穩定，也就是不斷振盪。3.如果根軌跡根軌跡全部都在S右半平面，則表示無論選擇什麼引數，系統都是不穩定的。也就是說增益在一定范圍內變化時，系統可以保持穩定，但是當增益的變化超過這一閾值時，系統就會變得不穩定，而這一閾值就是出現在根軌跡與虛軸的交點上，在這一點系統臨界穩定。最終可有增益的取值范圍判斷系統的穩定性。
控制系統的校正那一章，串聯校正部分
㈦ 自動控制原理課程設計 設計題目： 串聯滯後校正裝置的設計
一、理論分析設計
1、確定原系統數學模型；
當開關S斷開時，求原模擬電路的開環傳遞函數個G(s)。
c)；(c、2、繪制原系統對數頻率特性，確定原系統性能：
3、確定校正裝置傳遞函數Gc(s)，並驗算設計結果；
設超前校正裝置傳遞函數為：
，rd>1
)，則：c處的對數幅值為L(cm，原系統在=c若校正後系統的截止頻率
由此得：
由 ，得時間常數T為：
4、在同一坐標系裡，繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性；
二、Matlab模擬設計（串聯超前校正模擬設計過程）
注意：下述模擬設計過程僅供參考，本設計與此有所不同。
利用Matlab進行模擬設計（校正），就是藉助Matlab相關語句進行上述運算，完成以下任務：①確定校正裝置；②繪制校正前、後、校正裝置對數頻率特性；③確定校正後性能指標。從而達到利用Matlab輔助分析設計的目的。
例：已知單位反饋線性系統開環傳遞函數為：
≥450，幅值裕量h≥10dB，利用Matlab進行串聯超前校正。≥7.5弧度/秒，相位裕量c要求系統在單位斜坡輸入信號作用時，開環截止頻率
c)]、幅值裕量Gm(1、繪制原系統對數頻率特性，並求原系統幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm[即
num=[20];
den=[1,1,0];
G=tf(num,den); %求原系統傳遞函數
bode(G); %繪制原系統對數頻率特性
margin(G); %求原系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(G);
grid; %繪制網格線（該條指令可有可無）
原系統伯德圖如圖1所示，其截止頻率、相位裕量、幅值裕量從圖中可見。另外，在MATLAB Workspace下，也可得到此值。由於截止頻率和相位裕量都小於要求值，故採用串聯超前校正較為合適。
圖1 校正前系統伯德圖
2、求校正裝置Gc(s)（即Gc）傳遞函數
L=20*log10(20/(7.5*sqrt(7.5^2+1))); =7.5處的對數幅值Lc%求原系統在
rd=10^(-L/10); %求校正裝置參數rd
wc=7.5;
T= sqrt(rd)/wc; %求校正裝置參數T
numc=[T,1];
denc=[T/ rd,1];
Gc=tf(numc,denc); %求校正裝置傳遞函數Gc
(s)（即Ga）3、求校正後系統傳遞函數G
numa=conv(num,numc);
dena=conv(den,denc);
Ga=tf(numa,dena); %求校正後系統傳遞函數Ga
4、繪制校正後系統對數頻率特性，並與原系統及校正裝置頻率特性進行比較；
求校正後幅值穿越頻率wc、相位穿越頻率wj、相位裕量Pm、幅值裕量Gm。
bode(Ga); %繪制校正後系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線，以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(G,':'); %繪制原系統對數頻率特性
hold on; %保留曲線，以便在同一坐標系內繪制其他特性
bode(Gc,'-.'); %繪制校正裝置對數頻率特性
margin(Ga); %求校正後系統相位裕度、幅值裕度、截止頻率
[Gm,Pm,wj,wc]=margin(Ga);
grid; %繪制網格線（該條指令可有可無）
校正前、後及校正裝置伯德圖如圖2所示，從圖中可見其：截止頻率wc=7.5；
)，校正後各項性能指標均達到要求。相位裕量Pm=58.80；幅值裕量Gm=inf dB(即
從MATLAB Workspace空間可知校正裝置參數：rd=8.0508，T=0.37832，校正裝置傳遞函數為 。
圖2 校正前、後、校正裝置伯德圖
三、Simulink模擬分析（求校正前、後系統單位階躍響應）
注意：下述模擬過程僅供參考，本設計與此有所不同。
線性控制系統校正過程不僅可以利用Matlab語句編程實現，而且也可以利用Matlab-Simulink工具箱構建模擬模型，分析系統校正前、後單位階躍響應特性。
1、原系統單位階躍響應
原系統模擬模型如圖3所示。
圖3 原系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖4所示。
圖4 原系統階躍向應曲線
2、校正後系統單位階躍響應
校正後系統模擬模型如圖5所示。
圖5 校正後系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖6所示。
圖6 校正後系統階躍向應曲線
3、校正前、後系統單位階躍響應比較
模擬模型如圖7所示。
圖7 校正前、後系統模擬模型
系統運行後，其輸出階躍響應如圖8所示。
圖8 校正前、後系統階躍響應曲線
四、確定有源超前校正網路參數R、C值
有源超前校正裝置如圖9所示。
圖9 有源超前校正網路
當放大器的放大倍數很大時，該網路傳遞函數為：
（1）
其中 ， ， ，「-」號表示反向輸入端。
該網路具有相位超前特性，當Kc=1時，其對數頻率特性近似於無源超前校正網路的對數頻率特性。
根據前述計算的校正裝置傳遞函數Gc(s)，與（1）式比較，即可確定R4、C值，即設計任務書中要求的R、C值。
注意：下述計算僅供參考，本設計與此計算結果不同。
如：由設計任務書得知：R1=100K，R2=R3=50K，顯然
令
T=R4C
㈧ 摩阻天平原理
摘 要：為實現對微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器進行靜態校準研究，並且需要能夠模擬高超聲速風洞試驗環境壓力，建立微量摩阻天平旋轉載入校準裝置，對該校準裝置的總體方案、旋轉載入台體系統、真空系統和測控系統等進行研究。首先，提出基於離心力等效原理和真空箱體內單軸旋轉載入方法的校準裝置研製方案，開展旋轉載入校準原理和校準裝置總體方案研究。然後，分別對單軸旋轉載入台體系統、模擬不同風洞試驗環境壓力的真空系統、旋轉載入台體和真空箱體的磁流體動態密封以及專用的測控系統等方案進行詳細設計。最後，完成校準裝置研製，對該校準裝置進行技術指標檢測，並對研製的MEMS摩阻感測器樣機開展校準應用。結果表明：微量摩阻旋轉載入校準裝置的速率范圍在0.01～3 600 °/s連續可調，速率精度優於0.01 °/s，真空度20～5 000 Pa精密可測可控；靜校的MEMS摩阻感測器樣機輸出穩定、回零好，測量范圍均為0～100 Pa，解析度為0.1 Pa，重復性精度和線性度優於1%。該校準裝置速率精度高、穩定性好，校準過程中真空箱體的真空度可在30 min內達到20 Pa並得到很好保持，滿足微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器靜態校準需求。
關鍵詞：微量摩阻天平;校準裝置;旋轉載入;真空系統
0 引 言
表面摩擦阻力（簡稱「摩阻」）是空氣動力學中一個重要的物理量。在實際的工程設計中，摩阻是高超聲速飛行器飛行過程中氣動力的重要組成部分，特別是湍流邊界層會導致摩阻大幅度增加，直接影響飛行器的有效航程，嚴重製約飛行器的性能[1- 2]。在飛行器設計時必須精確測量飛行器表面摩阻的分布和大小情況，以達到優化設計、提高飛行器性能的目的。因此，需要發展能夠精準測量飛行器表面摩阻的微量摩阻天平[3-6]/MEMS摩阻感測器[7-8]及其校準研究能力，為發展高超聲速表面摩阻測量試驗技術提供基礎研究條件。
為了對微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器進行校準試驗，需要研製專門的校準裝置。由於微量摩阻天平和MEMS摩阻感測器的量程和體積都非常小，無法採用常規天平的傳統掛砝碼校準方式[5, 8]，並且其校準需要能夠模擬不同的風洞試驗環境壓力。
本文提出基於離心力等效原理和單軸旋轉載入方法的微量摩阻天平旋轉載入校準裝置研製方案，並且採用真空箱體模擬不同的風洞試驗環境壓力，用於微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器靜態校準。
1 微量摩阻天平旋轉載入校準原理與總體方案設計
1.1 微量摩阻天平旋轉載入校準原理
體積和量程都很小的微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器靜態校準將採用基於離心力等效原理的旋轉載入方法，旋轉載入校準的工作原理是[9]：單軸旋轉載入平台產生一定的離心力，作用在微量摩阻天平測量元件表面幾何中心所在的垂直軸線上，形成與摩阻力矩方向一致的離心力矩，離心力矩作用使測量元件產生微小的位移/變形，進而使與測量元件集成的應變片等電學元件產生一定的電信號輸出，如圖1所示。根據離心力公式F=mω2r，改變轉台的轉速 ω，便改變了載入力F的大小，即可建立電信號輸出-離心力矩的傳遞函數。在此基礎上，建立離心力矩與等效摩阻的對應關系，即可實現微量摩阻天平靜態校準。
圖1 旋轉載入校準的離心力等效原理
1.2 旋轉載入校準裝置總體方案設計
校準裝置需要模擬高超聲速風洞摩阻測量的環境壓力，轉台工作檯面置於真空箱體內，真空箱體的壓力可以通過真空泵實現真空度的精密測量與控制，從而模擬摩阻測量試驗需要的不同環境壓力。因此，微量摩阻天平校準裝置主要包括旋轉載入台體系統、真空系統和測控系統等，如圖2所示。
圖2 微量摩阻天平校準裝置總體方案
自主研製MEMS摩阻感測器樣機，摩阻測量范圍為 0～100 Pa，解析度為 0.1 Pa。其中，MEMS 摩阻感測器測量頭直徑為 Φ5 mm，摩阻天平測量頭直徑為 Φ 20 mm，相應的待測摩阻力分別為1.96 mN和31.42 mN，測量解析度分別為0.002 mN和0.03 mN。根據表面摩阻測量器件靜態校準需求，校準裝置的關鍵技術指標設計為：工作檯面直徑為 Φ 600 mm，允許載荷為2×4 kg（均布），試品允許最大高度為200 mm；轉角范圍連續無限，速率范圍為0.01～3 600 °/s，速率精度為 5×10-3（10°平均）；真空箱內部≥ Φ 700 mm×500 mm，極限真空度優於50 Pa，壓升率（漏氣率）≤0.3 Pa/h；配置專用的測量控制系統和控制軟體，實現旋轉載入平台運動和真空度的精準控制。
2 旋轉載入校準裝置方案設計
2.1 旋轉載入台體系統方案設計
旋轉載入台體系統是保證校準裝置主要技術指標的核心部件，主要包括旋轉主軸、工作檯面、驅動電機、精密軸承組件、導電滑環和安裝底座等，台體系統的結構如圖3所示。
圖3 旋轉載入台體系統方案設計
旋轉主軸是旋轉載入台體系統的關鍵運動部件，採用德國FAG公司精密級角接觸球軸承7024ET/P4S雙聯支承，驅動電機採用美國Parker公司生產的190STK2M系列無刷力矩電機，用來驅動轉台軸旋轉，滿足速率及位置的要求。
工作檯面採用不銹鋼材料，直徑為 Φ 600 mm，固定在轉台主軸上端，用於安裝微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器。工作檯面上有M8安裝螺孔呈45°輻射分布，並對稱設計兩個插座用於傳輸試驗對象信號;檯面側面設計有1°間隔的分布刻線。安裝底座下部設計了均布的可調支腳，用來調整工作檯面的水平。
主軸運動控制的角位置反饋元件採用英國雷尼紹公司生產的RESA229光電絕對式軸角編碼器，安裝在工作檯面與雙聯精密軸承之間的旋轉主軸。導電滑環組件安置在轉台軸軸系的下端，用於傳輸被測產品信號，需要同時具備較高的導電性能和耐磨特性，選用中航工業精密所生產的DHH40導電滑環，主要技術指標為：接觸電阻≤50 mΩ、接觸電阻變化量≤10 mΩ、絕緣電阻≥100 MΩ、環數規格≥40、使用壽命≥107轉。
2.2 真空系統方案設計
真空系統用於模擬摩阻測量器件工作的高超聲速風洞環境壓力，主要包括真空獲得系統、真空箱體、真空測量儀器、壓力控制閥、磁流體動態密封裝置和真空控制監測裝置等，如圖4所示。
圖4 真空系統方案設計
真空獲得系統是真空系統的核心組件，主要包括真空泵、真空閥門、真空連接管路等。為了保證真空箱體內無油的工作環境，真空泵必須為無油渦旋干泵，選用英國愛德華的nXDS10i渦旋干泵，抽速為3.1 L/s。真空閥門主要包含安裝在真空箱體上的抽真空閥和放氣閥，抽真空閥與干泵通過KF25不銹鋼波紋管連接；放氣閥用於試驗完成後真空腔體充氣開門拿取工件，進氣口安裝空氣過濾器；真空閥門選用川北真空的抽真空閥GDC-J25和放氣閥GDC-J16。
真空箱體採用立式單室前開門結構，包括腔室、操作門、鉸鏈及鎖緊裝置等，箱體頂部設置照明燈，箱體正面設計直徑為 Φ400 mm的K9光學玻璃觀察窗。真空箱體外部設置加強筋，以防止變形，並用不銹鋼薄板包裹，使設備外形美觀；真空箱體設置抽真空介面、充放氣閥介面以及轉台密封介面，所有介面均使用標准法蘭；操作門通過鉸鏈與腔室連接，並可通過鉸鏈軸手動打開，操作靈活方便；真空箱體與操作門之間採用真空氟橡膠密封。
轉台延伸軸與旋轉主軸通過磁流體密封技術進行連接[10]，磁流體密封裝置採用中空式雙法蘭結構形式，中空部分預留 Φ 50 mm孔徑用於預埋導電滑環線纜，磁流體外殼與真空箱體對接，以此實現單軸真空轉台的旋轉動態密封。
真空測量系統使用電阻真空計，安裝在真空箱體上，測試真空室內抽氣時的真空度。真空度在50～5 000 Pa范圍內可穩壓控制，控制精度為±1%，必須通過薄膜規和調節閥來實現壓力控制。選用美國ASCO調節閥，可根據控制壓力設定調節進氣流量實現對所充氣體的流量調節，達到精確控制壓力，閥門型號為G202A，進氣流量在0～1.5 L/s范圍內調節;同時，選用型號為SS-4BK的手動截止閥作為調節閥G202截止功能的備用閥。選用美國MKS薄膜規，型號為722B，規格為10 Torr（1 Torr≈133.322 Pa）和100 Torr各1個，控制精度可達到±0.5%。選用磁流體密封裝置實現低阻尼條件下把旋轉主軸運動傳遞到真空箱體內的工作檯面。真空控制監測裝置有專門的控制面板，集成了操作按鈕、PLC控制器、通信模塊、真空計、薄膜規控制儀、觸摸屏等顯示設備，實現對真空系統的實時監測和操作。
2.3 測控系統方案設計
測控系統用於對校準裝置的台體系統和真空系統進行實時測量和控制。測控系統主要包括測控主機、DSP軸運動控制器、角位移/角速度測量系統、真空測控系統、面板顯示與鍵盤、通信介面和軟體系統等，如圖5所示。
測控系統的核心為轉台控制計算機及DSP軸運動控制器。電控系統採用主流工控PC計算機與專用DSP多軸運動軸控系統相結合的二級位置閉環數字復合控制結構，圖形化人機界面提供靈活的轉台操作和顯示；無刷力矩電機及相應的PWM型電流反饋伺服驅動放大器直接驅動；具有位置編碼基準信號的光電絕對式軸角編碼器作為轉台軸運動測量反饋元件；DSP軸運動控制器和控制計算機配置模擬、高速串列口與上位計算機通信實現轉台的遠程式控制制。
圖5 測控系統方案設計
軟體系統為專用的測控軟體，主要包括旋轉載入台體系統測控軟體和真空系統測控軟體，實現對校準系統的各種運動控制管理、用戶各種輸入/輸出的界面管理、各種保護控制管理、多種介面的運動/伺服跟蹤實時數據通信。計算機軟體基於Windows操作系統，採用C語言模塊化設計，具有功能擴展能力。
3 旋轉載入校準裝置研製與應用
在上述校準裝置總體方案、旋轉載入台體系統、真空系統和測控系統等系統方案設計的基礎上，完成了微量摩阻天平旋轉載入校準裝置加工、安裝調試和現場技術指標檢測，校準裝置如圖6所示。現場檢測的關鍵技術指標為：負載4×2 kg（均布），轉台直徑為600 mm（可固定安裝測量半徑大於 250 mm），最大安裝高度200 mm，真空度20～5 000 Pa 精密可測可控，速率范圍 0.01～3 600 °/s連續可調，速率精度優於0.01 °/s，具備了摩阻測量器件靜態校準的能力。
圖6 研製的微量摩阻天平旋轉載入校準裝置
研製的微量摩阻天平旋轉載入校準裝置被用於靜態校準自主研製的MEMS摩阻感測器樣機，MEMS摩阻感測器樣機及其在校準裝置工作檯面安裝如圖7所示，校準曲線如圖8所示。
圖7 自主研製的MEMS摩阻感測器樣機及其靜態校準
圖8 MEMS摩阻感測器樣機校準曲線
校準結果表明，研製的微量摩阻天平旋轉載入校準裝置運行穩定性好，速率精度高，滿足微量摩阻天平/MEMS摩阻感測器靜態校準需求；靜校的MEMS摩阻感測器樣機輸出穩定、回零好，測量范圍均為0～100 Pa，解析度為0.1 Pa，重復性精度和線性度均優於1%。此外，校準過程中，真空箱體內的真空度可以在30 min內達到20 Pa，並且具有很好的真空度保持能力
㈨ 系統的校正與綜合 實驗設計
先畫出原函數的波特圖，然後採用超前校正，使校正後的波特圖符合要求即可。
㈩ 火車過機校正工作原理
控制系統設計和校正
設計問題：根據給定被控對象和自動控制的技術要求，進行控制器設計，使控制器與被控對象組成的系統能較好地完成自動控制任務。
校正問題：一種原理性的局部設計。在系統的基本部分（通常指對象、執行機構、測量元件等主要部件）已確定的條件下，設計校正裝置的傳函和調整系統放大倍數，使系統動態性能滿足一定的要求。
兩者區別：設計問題要求設計整個控制器(包括設備選型、可靠性、經濟性等實際問題)，而校正問題設計的只是控制器的一部分（校正裝置）。
3.校正問題的三要素
系統基本部分（原有部分、固有部分）：被控對象、控制器基本部分（放大元件、測量元件）。放大元件增益可調，其餘參數固定——給定
系統的性能要求——給定
校正裝置：當通過調整放大元件增益仍不能滿足系統性能時，需要增加附加裝置來改善系統性能——需設計（未知）
4. 校正的實質
通過改變系統的零極點來改變系統性能。