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1、1叙述机电控制系统的组成、分类和发展趋势（可用图表表示）。答：（1）组成：从系统总体的角度而言，它应包括硬件和软件两大部分。硬件一般由控制对象、检 测环节、计算机、输入输出通道、外部设备和操作台组成；软件分为系统软件和应用软件。（2）分类：数据采集和数据处理系统；直接数字控制系统；监督控制系统；分级计算机控制系 统。（3）发展趋势：DCS和工业控制计算机技术正在相互渗透发展，并扩大各自的应用领域；控制系统 的网络化；控制系统的系统扁平化；控制系统的智能化；工业控制软件的组态化。1如何理解拉氏变换和Z变换（关系）？列出其相同点和不同点，并说明S平面与Z平面是如何映射的?答：（1）关系：Z变换是把
2、f （t）的采集信号的拉氏变换F（s）进行演变，将F（s）中的eTs换成z而得到jlmfS=+j 2Z=rt J Cl)-3 兀 / T3= QT兀/ TT-3 兀 / TS平面Z平面的。单位圆内 右单位圆外 虚轴位圆S平面与Z平面的映射关系2.设计某一直流电动机闭环调速系统并建立其各环节数学模型，写出 动力学方程。答：额定励磁下直流电动机。= +L 业十 E 力（主电路，假定电流连续）E = S （额定励磁下的感应电动势）T T _ GD dn 厂养忌（牛顿动力学定律，忽略粘性摩擦）（额定励磁下的电磁转矩）式中 近一包括电机空载转矩在内的负载转矩，单位为Nm；G，一电力拖动系统运动部分折算到
3、电机轴上的飞轮力矩，单位为Mr；C = 2_ （J一兀e电动机额定励磁下的转矩电流比，单位为Nm/A；定义下列吋间常数：R电枢回路电磁时间常数，单位为s；GD2375*电力拖动系统机电时间常数，单位为;得电压与电流间的传递函数W = MR%（$）“一 7 + 1电流与电动势间的传递函数为E（s） _ RW-Idl） = Tj额定励磁下直流电动机的动态结构图如下:4. 结合例子用MATLAB/Simulink对PID模块的三个参数进行整定并仿 真，写出参数整定的心得体会。仿真实例：设有一单位反馈系统，其开环传递函数为：1G (s)二s 3 + 6 s 2 + 5s试采用临界比例度法计算系统PID
4、控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。搭建系统Simulink模型框图，如图1所示；(2) 设置PID参数的名称及配置仿真参数；(3) PID参数变量的初始化；(4) 整定PID参数，绘制整定前后系统的单位阶跃响应曲线。ClockTo Workspacel图1模型框图按照临界比例度法整定PID参数。临界比例度法的第一步是获取系统的等幅振荡曲线, 从而求得临界增益和临界振荡周期值。最后再根据PID参数整定公式求出：比例系数Pk=18, 积分系数Ki=12.86，微分系数Kd =6.3。仿真得到系统阶跃响应曲线如图3所示。从图3看出，该系统阶跃响应曲线的超调量有点偏大，此时可以对整定的
5、PID参数适当的 作一些调整。可以通过降低积分系数Ki,来减小超调量。调节积分系数Ki=6,重新进行仿真，得到系统阶跃响应曲线如图4所示，超调量和调节时 间都比图3中的有所降低，对于没有特殊要求的过程，控制系统来说，这样的性能指标已经能 满足要求了。图2.整定前系统阶跃响应曲线图3临界比例度法整定的系统阶跃响应曲图4.整定参数调整后的系统阶跃响应曲线5. 说明你在即将开展的科研项目工作中可能用到的机电控制系统，解 释系统的工作原理并画出系统组成框图。图5.回转支承检测实验台的控制系统简图我即将开展的项目是回转支承检测实验台的控制系统的研究，它的大致工作原理如下: 首先利用PLC指令控制伺服电机，从而实现检测装置的运动，其次再利用接近开关和压力 传感器控制检测装置的极限运动位置，然后利用光栅尺测量检测装置所运动的距离，最后通 过触摸屏显示所检测的数据。
