现代控制理论课程设计(大作业).pdf

宁波理工学院 现 代控制理论课 程设计报告 题 目 打印机皮带驱动系统能控能观和稳定性分析 项目成员 史旭东 童振梁 沈晓楠 专业班级 自动化112 指导教师 何小其 分 院 信息分院 完成日期 2014-5-28 目 录 1. 课程设计目的 3 2.课程设计题目描述和要求 3 3.课程设计报告内容 4 3.1 原理图 4 3.2 系统参数取值情况 4 3.3 打印机皮带驱动系统的状态空间方程5 4. 系统分析 7 4.1 能控性分析 7 4.2 能观性分析 8 4.3 稳定性分析 8 5. 总结 10 项目组成员具体分工 项目组成员 具体完成的工作 备注 史旭东 设计课题，制作Word 沈晓楠 内容仿真 童振梁 PPT制作，答辩 打印机皮带驱动系统能控能观和稳定性 分析 课程设计的内容如下： 1.课程设计目的 综合运用自控现代理论分析皮带驱动系统的能控性、能观性以及稳定性，融 会贯通并扩展有关方面的知识。加强大家对专业理论知识的理解和实际运用。培 养学生熟练运用有关的仿真软件及分析，解决实际问题的能力，学会使用标准、 手册、查阅有关技术资料。加强了大家的自学能力，为大家以后做毕业设计做很 好的铺垫。 2.课程设计题目描述和要求 (1)环节项目名称：能控能观判据及稳定性判据 (2)环节目的： ①利用MATLAB分析线性定常系统的可控性和客观性。 ②利用MATLAB进行线性定常系统的李雅普诺夫稳定性判据。 (3)环节形式：课后上机仿真 (4)环节考核方式： 根据提交的仿真结果及分析报告确定成绩。 (5)环节内容、方法： ①给定系统状态空间方程，对系统进行可控性、可观性分析。 ②已知系统状态空间方程，判断其稳定性，并绘制出时间响应曲线验 证上述判断。 3.课程设计报告内容 3.1 原理图 在计算机外围设备中，常用的低价位喷墨式或针式打印机都配有皮带驱动 器。它用于驱动打印头沿打印页面横向移动。图1给出了一个装有直流电机的皮 带驱动式打印机的例子。其光传感器用来测定打印头的位置，皮带张力的变化用 于调节皮带的实际弹性状态。 图1 打印机皮带驱动系统 3.2 系统参数取值情况 表1打印装置的参数 3.3 打印机皮带驱动系统的状态空间方程 图2 打印机皮带驱动模型 状态空间建模及系统参数选择。图2为打印机皮带驱动器的基本模型。模型 中记皮带弹性系数为k，滑轮半径为r，电机轴转角为θ ，右滑轮的转角为θ ， P 打印头质量为m，打印头的位移为y(t)。光传感器用来测量y(t)，光传感器的输 出电压为 v ，且 v=ky。控制器输出电压为 v ，对系统进行速度反馈，即有