控制系統(tǒng)時(shí)域設(shè)計(jì)示范設(shè)計(jì)實(shí)例教學(xué)ppt-展示頁(yè)
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【正文】 a/K1為開環(huán)增益。 例 321 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向控制 2022年 1月 4日 15 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向系統(tǒng)模型如 圖 354（ a）所示， 經(jīng)簡(jiǎn)化后的結(jié)構(gòu)圖如 圖 354（ b） 所示。望遠(yuǎn)鏡的 最光滑的表面，其指向系統(tǒng)能在 644公里以外將視野聚集在一枚硬幣上。（確定選擇增益范圍） ● 控制作用與擾動(dòng)作用下 MATLAB仿真； 2022年 1月 4日 12 3. 擴(kuò)展與引伸 （ 2）應(yīng)用 MATLAB方法搜索 K=20 時(shí)，微分時(shí)間 Td （原為 11，現(xiàn)設(shè)為變量）對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性 能的影響； （ 3）當(dāng) K及 Td可選擇時(shí)，理論探討最佳參數(shù)集（ K ， Td ），并給出 MATLAB仿真結(jié)果。 要求選擇 K， 使輸入的響應(yīng)滿足要求，并使擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小 2022年 1月 4日 11 海底隧道鉆機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)小結(jié) ： 1. 工程背景及設(shè)計(jì)要求； 2. 應(yīng)用知識(shí)元要點(diǎn)： ● 結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流圖； ● 控制與擾動(dòng)作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù) 。 )s(NKs12s 1)s(C0)s(E 2nn ??????當(dāng) r(t)=0， n(t)=1(t)時(shí)，系統(tǒng)的誤差信號(hào) 要求選擇 K， 使輸入的響應(yīng)滿足要求，并使擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小 2022年 1月 4日 10 鉆機(jī)控制系統(tǒng)在兩種增益情況下的響應(yīng) 性能如 表 36所示。 此時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量較小，擾動(dòng)影響不大，其動(dòng)態(tài)性能可以滿足工程要求。 由圖可見，負(fù)載產(chǎn)生的擾動(dòng)影響很小，但系統(tǒng)階躍響應(yīng)的超調(diào)量偏大。為了減少擾動(dòng)的影響， 希望增益 K0。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是選擇增益 K， 使系統(tǒng)對(duì)輸入角度的響應(yīng)滿足工程要求，并且使擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小。鉆機(jī)控制系統(tǒng) 如 圖 342所示。隧道于 1992年完工，共耗資 14億 美元，每天能通過(guò) 50輛列車，從倫敦到巴黎的火車行車時(shí)間縮短為 3小時(shí) 。2022年 1月 4日 1 第 1講 控制系統(tǒng)時(shí)域設(shè)計(jì) 2022年 1月 4日 2 設(shè)計(jì)實(shí)例 例 318 海底隧道鉆機(jī)控制系統(tǒng) 例 321 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向控制 例 322 火星漫游車轉(zhuǎn)向控制 2022年 1月 4日 3 例 318 海底隧道鉆機(jī)控制系統(tǒng) 連接法國(guó)和英國(guó)的英吉利海峽海底隧道于 1987年 12月開工建設(shè)， 1990年 11月，從兩個(gè)國(guó)家分頭開鉆的隧道首次對(duì)接成功。隧道長(zhǎng) ，位于海底面以下 61m。 例 318 海底隧道鉆機(jī)控制系統(tǒng) 2022年 1月 4日 4 鉆機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中，為了保證必要的隧 道對(duì)接精度，施工中使用了一個(gè)激光導(dǎo)引系 統(tǒng)，以保持鉆機(jī)的直線方向。 圖中， C(s)為鉆機(jī)向前的實(shí)際角度，R(s)為預(yù)期角度，N(s)為負(fù)載對(duì)機(jī)器的影響。 圖 342 鉆機(jī)控制系統(tǒng) K+11s E(s) + + N(s) G(s) 鉆機(jī) )1s(s 1?C(s) 角度 R(s) 預(yù)期 角度 要求選擇 K， 使輸入的響應(yīng)滿足要求，并使擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小 2022年 1月 4日 5 解： 應(yīng)用梅森增益公式，可得在 R(s)和 N(s)作用下系統(tǒng)的輸出為 )(12 1)(12 11)( 22 sNKsssRKss sKsC ????? ??圖 342 鉆機(jī)控制系統(tǒng) K+11s E(s) + + N(s) G(s) 鉆機(jī) )1s(s 1?C(s) 角度 R(s) 預(yù)期 角度 要求選擇 K， 使輸入的響應(yīng)滿足要求，并使擾動(dòng)引起的穩(wěn)態(tài)誤差較小 2022年 1月 4日 6 該系統(tǒng)顯然是穩(wěn)定的。 若取 K=100， 令r(t)=1(t)且 n(t)=0，可得系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)，如 圖 343（ a） 所示； 圖 3
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