机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计Word文件下载.docx
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班级:
学号:
指导老师:
职称:
郑州航空工业管理学院
机电工程学院
2011年12月
初始条件:
一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统,其传递函数为
,设计一个滞后校正装置,使系统的相角裕度
。
设计内容:
1.先手绘系统校正前的bode图,然后再用MATLAB做出校正前系统的bode图,根据MATLAB做出的bode图求出系统的相角裕量。
2.求出校正装置的传递函数
3.用MATLAB做出校正后的系统的bode图,并求出系统的相角裕量。
4.在matlab下,用simulink进行动态仿真,在计算机上对人工设计系统进行仿真调试,确使满足技术要求。
5.对系统的稳定性及校正后的性能说明
6.心得体会。
1频率法的串联滞后校正特性及方法
特性:
当一个系统的动态特性是满足要求的,为改善稳态性能,而又不影响其动态响应时,可采用此方法。
具体就是增加一对靠的很近并且靠近坐标原点的零、极点,使系统的开环放大倍数提高
倍,而不影响开环对数频率特性的中、高频段特性。
该方法的步骤主要有:
绘制出未校正系统的bode图,求出相角裕量
,幅值裕量
在bode图上求出未校正系统的相角裕量
处的频率
作为校正后系统的剪切频率,
用来补偿滞后校正网络
处的相角滞后,通常取
令未校正系统在
的幅值为
,由此确定滞后网络的
值。
为保证滞后校正网络对系统在
处的相频特性基本不受影响,可按
求得第二个转折频率。
校正装置的传递函数为
画出校正后系统的bode图,并校验性能指标
2确定未校正前系统的相角裕度
先绘制系统的bode图如下:
再用MATLAB程序绘制校正前系统的bode图,并由MATLAB计算系统校正前的相角裕度,程序如下。
num=[0,3];
den=conv([1,0],conv([1,1],[,1]));
bode=(num,den)
由MATLAB绘制出的系统校正前的bode图如图1所示。
图1.校正前系统的bode图
由图可知:
根据公式:
3设计串联滞后校正
确定校正装置的传递函数
取
时,
由图1可知:
由题设的传递函数可知:
可得出
时,可得出
根据以上数据可求得校正装置的传递函数为:
用MATLAB对加入校正网络后的系统开环传递函数进行验证
由理论计算所得的滞后校正传递函数
可以确定校正后的系统开环传递函数G(s)。
应用MATLAB对加入滞后校正网络后的传递函数进行验证,程序如下。
num=conv([0,3],[,1]);
den=conv(conv[1,0],([1,1],conv([,1],[,1])));
由MATLAB绘制出的系统校正后的bode图如图2所示。
图2.校正后的bode图
根据:
可求出:
4.误差允许的范围内,在matlab下进行动态仿真
下图是链接好的程序块:
图3校正前的simulink仿真图
图4校正后的simulink仿真图
由以上两图比较可知,未校正前,系统处于临界稳定状态,校正后,系统保持稳定,且在误差允许的范围内达到设计要求。
5.对系统的性能的分析说明
通过未校正前和校正后的bode图,我们可以看出,在系统的稳定性提高的同时,相角裕度也得到了应有的提高、由原来的提高到。
总体来说,在确保系统稳定性的前提下、系统的总体性能得到了提高。
6.心得体会
通过这次对控制系统的滞后校正的设计与分析,让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识,加深了对课本知识的进一步理解,也让我更进一步熟悉了相关的MATLAB软件的基本编程方法和使用方法。
在这次课程设计的过程中,从整体思路的构建到具体每一步的实现,过程并不是一帆风顺的,通过复习课本知识以及查阅有关资料确定了整体思路,通过自己在稿纸上演算确定校正网络参数,然后运用MATLAB软件编程验证,作图。
在word编辑以及MATLAB软件遇到了一系列问题,通过上网查询或者请教同学都得到了解决,因而设计的过程中也提高了我的软件使用能力
体会到了学习自动控制原理,不仅要掌握书本上的内容,还要灵活思考,善于变换,在提出问题、分析问题、解决问题的过程中提高自己分析和解决实际问题的能力。
要把理论知识与实践相结合起来,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
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- 机器人 抓取 装置 位置 控制系统 校正 设计