6卷紙張力控制系統(tǒng)

1、指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)： 審定成績(jī)： 重 慶 郵 電 大 學(xué)自 動(dòng) 化 學(xué) 院自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：卷紙張力控制系統(tǒng)單位（二級(jí)學(xué)院）： 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 重慶郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院制目 錄一、設(shè)計(jì)題目二、設(shè)計(jì)報(bào)告正文摘要關(guān)鍵詞（一）、卷紙張力控制系統(tǒng)原理（二）、控制過程分析（三）、系統(tǒng)的時(shí)域分析與頻域分析（四）、系統(tǒng)校正三、設(shè)計(jì)總結(jié)四、參考文獻(xiàn)一、 設(shè)計(jì)題目在造紙廠的卷紙過程中，卷開軸和卷進(jìn)軸之間的紙張張力采用下圖所示的卷紙張力控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，以保持張力F基本恒定。要求：（） 查閱相關(guān)資料，分析系統(tǒng)的工作原理，指出被控對(duì)象、被控

2、量和給定量，畫出系統(tǒng)方框圖。（） 分析系統(tǒng)每個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系，代入相關(guān)參數(shù)求取系統(tǒng)傳遞函數(shù)。（） 分析系統(tǒng)時(shí)域性能和頻域性能。（） 運(yùn)用根軌跡法或頻率法校正系統(tǒng)，使之滿足給定性能指標(biāo)要求。（已知：=0.35 =3 反饋系數(shù)：要求：）二、 設(shè)計(jì)報(bào)告正文摘要：關(guān)鍵詞： （一）、卷紙張力控制系統(tǒng)原理圖1-1卷紙張力控制系統(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

3、，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1-2所示圖1-2卷紙張力閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖（二）、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。 K1F2 比較裝置F1u（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。電機(jī)wU（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。 K2卷進(jìn)軸Vw

4、（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。張力測(cè)量系統(tǒng)FV（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。 1反饋FF2、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖K2F1(s)F2(s)K1 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)：（三）、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)： =0.3744s =0.6509s 1.0017s 2.7582s 20.23% （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

5、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)是有= 對(duì)其他信號(hào)有=。2、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：系統(tǒng)的波特圖如圖所示：由波特圖知，截止頻率 ；相角裕度；幅值裕度為。（四）、系統(tǒng)校正1、做原系統(tǒng)的波德圖由圖可知，截止頻率 ；相角裕度均略小于所要求的值，所以可以采用超前校正2、計(jì)算需補(bǔ)償?shù)南辔怀敖?3、計(jì)算衰減率 a 0.444、確定新的開環(huán)截止頻率如圖所示114： 5、確定兩轉(zhuǎn)折頻率。 6、補(bǔ)償增益 7、校正后的開環(huán)頻率特性8、校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果所以校正后的系統(tǒng)滿足給定要求。校正后的波德圖如圖所示：三、 設(shè)計(jì)總結(jié)四、 參考文獻(xiàn)1 胡壽松.自動(dòng)