球杆控制系统分析与设计实验教程-兆易创新2019

"该资源是一份关于球杆控制系统分析与设计的实验教程，由深圳固高科技于2012年出版。教程包含了多个实验，旨在帮助学习者理解和掌握控制系统分析和设计的方法，特别是针对机电类控制系统的理解。教程强调了实际仿真与测试的性能指标对比在控制系统分析中的重要性，并以球杆系统为实验平台，让学生体验控制理论的实际应用。" 实验记录中提到的"饱和范围转化为脉冲及脉冲补偿"和"电机转速限制"是控制系统中常见的概念。饱和范围通常指的是控制系统中执行器（如电机）能够达到的最大和最小工作状态，当控制器输出超出这个范围时，就会发生饱和现象，导致系统性能下降。脉冲补偿则是一种用于改善系统响应的技术，通过在控制信号中加入适当的脉冲，来抵消饱和产生的影响。电机转速限制则涉及到电机物理特性的约束，超过特定转速可能会损坏电机或导致控制效果不佳。 在球杆控制系统中，"滤波"是一个关键步骤。滤波常用于去除噪声，平滑信号，使得控制器能更准确地获取和处理来自传感器的数据。在实验中，可能会使用低通滤波器来抑制高频噪声，保证控制信号的稳定性。 "球杆"作为实验平台，它是一种单输入单输出系统，通过调整平衡杆的角度来控制小球的位置。球杆系统展示了控制系统的基本特性，如跟随性能和鲁棒性，适合用来教学和研究控制理论。 教程中包含的实验涵盖了简化模型的建立、PID校正、根轨迹校正、频域法校正和状态反馈等内容。这些实验旨在逐步引导学生理解控制系统设计的过程，从建立数学模型到选择合适的控制策略，再到实际系统的调试与优化。 1. **简化模型的建立和稳定性分析**：这是基础，通过对系统进行数学建模，确定其动态特性，并评估系统的稳定性。 2. **PID校正**：PID控制器是最常用的控制器，实验中通过调整其参数以优化系统性能。 3. **根轨迹校正**：根轨迹法可以帮助理解系统动态行为，通过改变控制器参数来改变根轨迹，从而改善系统性能。 4. **频域法校正**：在频域内分析系统，通过频率响应来优化系统响应速度和稳定性。 5. **状态反馈**：状态反馈可以提升系统的可控性和稳定性，通过对系统状态的直接控制来改善整体性能。 通过这样的实验教程，学生可以将理论知识应用于实践，深化对控制系统分析和设计的理解，同时为实际的机电系统设计打下坚实的基础。