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控制工程基础

三级项目报告书

课题：阀控缸系统在有超调前提下快速性研究

班级：13级机电控制2班

成员：林银福、谷岩帅、赵鑫、柴英杰

指导老师：孔祥东、艾超

目录

1.项目背景

2.项目意义

3.研究目的

4.实验仪器

5.实验部分

6.Amesim仿真

7.数据处理及分析

8.心得体会

9.组内互评分

10.参考文献

一、项目背景

当今社会，随着工业的不断发展，液压系统的应用与研究越来越显得尤为重要，是生产控制领域的关键所在。正是液压控制系统的不断深入研究，推动了当今的工业领域的不断发展，可以说，我

们今后的发展更是离不开液压控制系统的研究。

例如在许多挖掘机上，利用液压系统提升和降下动臂，移动铲

斗，以及机器上部结构的回转动作的完成。

随着控制工程基础这门课程的深入讲解，学生们对这门课产生了浓厚的兴趣，也对这门课有了自己的看法，为了让同学们更加深入的学习掌握这门课，我们开设了控制工程基础的三级项目。通过三级项目的开展，学生们彼此之间通过合作得到结论，以此验证书上的结论，提高了同学们的动手操作能力，为日后的发展有很大的

帮助。

二、项目意义

通过本次三级项目的研究，使学生深入掌握控制系统准确性的相关知识；在搭接系统线路的过程中，提高同学们的动手实践能力，使学生们对各种液压元件有了初步的了解。小组内成员的相互配合，完成实验的过程，促进同学之间的友谊，并提高同学之间配合的默

契程度。

三、研究目的

采用Amesim软件仿真分析手段与力士乐实验平台实验手段，通过本课题的完成，对控制系统的快速性进行更为深入的

学习，重点掌握以下知识点：

1)系统仿真模型建立方法

2)实验平台搭建

3)控制系统在有超调的前提下的快速性影响因素

4)控制系统提高快速性方法

四、理论分析

对于二阶系统，当阻尼比7大于0小于1时，给定单位阶跃信号后，系统的响应会出现超调，即系统的响应会在1上下波动。系统的瞬态响应指标有上升时间tr、峰值时间tp、调整时间ts、超调量Mp。其中和快速性有关的是上升时间tr、峰值

时间tp、调整时间ts。

当无阻尼自然频率不变时，阻尼比越小时，上升时间tr、

峰值时间tp、调整时间ts均变小，即系统的快速性增加。

在串联校正时，PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的带负实部的零点

则用来减小系统的阻尼比，缓和PI控制器极点对系统稳定性及

动态性能产生的不利影响，同时增加了系统的快速性。

五、实验部分

本次实验的实验台的控制采集系统使用的是NI系统，编程软件为Labview,搭接平台是力士乐的工作台。我们首先按照原理图完成液压元件的搭接，再利用Labview编程，然后将控制器和工作台连接，给定单位阶跃信号后，设置不同的偏移量，通过调定PI控制器的各个参数，主要是比例系数，使系统

处于具有超调量的情况下，观察不同参数对系统快速性的影响。

调整使系统达到所需，并将有关数据进行记录和采集。

1、项目原理图

给定信号NI

采集数据[

反馈

Control

Unite

控制

AB

PT

M

2、Labview程序图

幅值幅值

幅值

幅值

2、Labview软件编写的程序

3、输出结果

偏移量为3.9Kp=5Ki=5

duibi

时间

偏移量为3.9Kp=9Ki=9

duibi直流

时间

偏移量为3.9Ki=16

Kg=3:

Kp=11:

偏移量为3.9Kp=16

Ki=3:

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偏移量为4.1Kp=16

di=5:

Ki=15:

4、结果分析

(1)经过比较，我们发现KP越大，曲线上升越快，即系统快速

性越好，这与理论分析完全一致。

(2)我们得出结论Kl影响系统的稳定性，KI越大稳定性越好，

但系统的快速性越差。

六、Amesim仿真

1、构建模型

2、仿真曲线

1

国

通晤·

1

原圈·

重Ti

结果分析：

当偏移量一定时，Kp越大，响应曲线上升越快，即系统快

速性越好。而偏移量对系统的快速性没有影响。

七、数据处理及分析

利用MATLAB对实验得到的数据进行处理，并得出上升时间

t的值。

结果分析：

当偏移量一定时，Kp越大，响应曲线上升越快，即系统快速性越

好。而偏移量变化对系统的快速性没有影