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1、8/16/20231自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告卷紙張力控制系統(tǒng)8/16/202318/16/20232一、卷紙張力控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)：系統(tǒng)工作原理：在造紙廠的卷紙過程中，當(dāng)紙張不斷地從卷開軸向卷進(jìn)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度就會(huì)下降，從而紙張承受的張力會(huì)相應(yīng)的減小。為保證張力的基本恒定，必須調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖1-1所示的控制系統(tǒng)中，采用三個(gè)滑輪和一個(gè)彈簧組成的張力測(cè)量器來測(cè)量紙上的張力。將測(cè)量的實(shí)際張力與預(yù)設(shè)張力進(jìn)行比較，經(jīng)放大器放大后得到電機(jī)的輸入電壓。通過電壓的變化來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)卷開軸向卷進(jìn)軸運(yùn)行的線速度。最終，使紙張的張力保持基本恒定。電機(jī)-被控對(duì)象預(yù)設(shè)張力-系統(tǒng)給定量實(shí)際張力-系統(tǒng)控制

2、量通過對(duì)系統(tǒng)的分析，可得卷紙張力控制系統(tǒng)的方框圖如圖所示8/16/202328/16/20233二：控制系統(tǒng)方框圖8/16/202338/16/20234三、控制過程分析1、各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞關(guān)系如下：（1）、實(shí)際測(cè)得的張力與預(yù)設(shè)張力進(jìn)行比較后，經(jīng)過放大器放大作為電機(jī)的輸入電壓。（2）、放大器的輸出電壓作為電機(jī)的輸入電壓對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制K1F2 比較裝置F1u（電機(jī)wU8/16/202348/16/20235（3）、電機(jī)的轉(zhuǎn)速與卷進(jìn)軸的轉(zhuǎn)速相同，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)速與紙張的線速度成線性關(guān)系。（4）、由三個(gè)滑輪和一個(gè)彈簧秤組成的測(cè)力系統(tǒng)對(duì)紙張的張力進(jìn)行測(cè)量。K2卷進(jìn)軸Vw張力測(cè)量系統(tǒng)FV8/16/202

3、358/16/20236（5）、將測(cè)得的張力反饋到比較裝置與預(yù)設(shè)張力進(jìn)行比較四;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 1反饋FFK2F1(s)K1F2（s）8/16/202368/16/20237五：傳遞函數(shù)由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖可以求函數(shù)為得，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞：閉環(huán)傳遞函數(shù)：8/16/202378/16/20238六：系統(tǒng)的時(shí)域分析與頻域分析1、時(shí)域分析（1）、動(dòng)態(tài)性能分析由系統(tǒng)的傳遞函數(shù)可得=3.5187 =0.4534系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如下圖所示8/16/202388/16/20239系統(tǒng)各時(shí)域參數(shù)為：所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)：td=0.3744s ty=0.6509s tp=1.0017s ts=2.7582s

4、20.23%8/16/202398/16/202310(2）、穩(wěn)態(tài)性能分析穩(wěn)態(tài)誤差是描述系統(tǒng)穩(wěn)定性能的一種性能指標(biāo)，在階躍信號(hào)、斜坡信號(hào)作用下進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算。若在時(shí)間是無窮時(shí)，系統(tǒng)輸出量不等于輸入量或輸入量的確定函數(shù)，則存在系統(tǒng)誤差。穩(wěn)態(tài)誤差是系統(tǒng)控制精度或抗干擾動(dòng)能力的一種度量。因?yàn)樵撓到y(tǒng)是零型系統(tǒng)，所以對(duì)階躍信號(hào)來說是有差跟蹤，對(duì)單位脈沖信號(hào)和其他信號(hào)存在穩(wěn)態(tài)誤差。由 可知對(duì)階躍信號(hào)有：ess=1/13對(duì)其他信號(hào)有:=8/16/2023108/16/2023112、頻域分析開環(huán)傳遞函數(shù)，知道它的頻率的表達(dá)式如下波特圖：8/16/2023118/16/202312由波特圖知，截止頻率：相角裕度：幅值裕度：8/16/2023128/16/202313七：系統(tǒng)校正1：計(jì)算需補(bǔ)償?shù)南辔怀敖?2、計(jì)算衰減率 0.448/16/2023138/16/2023143、確定新的開環(huán)截止頻率4、確定兩轉(zhuǎn)折頻率：5、補(bǔ)償增益：6、校正后的開環(huán)頻率特性8/16/2023148/16/2023157、校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果：所以校正后的系統(tǒng)滿足給定要求。8/16/2023158/16/202316感悟總結(jié)：一個(gè)學(xué)期的自動(dòng)控制原理就這樣結(jié)束了，可是，在這個(gè)領(lǐng)域，我們學(xué)到的東西太少，需要學(xué)的還有很多。學(xué)習(xí)，有時(shí)候不需要太多的記憶，更多的，需要我們動(dòng)手去做，去了解去認(rèn)真感悟。8/16/202316