武汉理工大学《自动控制原理》课程设计报告书课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：刘志立工作单位：自动化学院题目:直流电机PI控制器参数设计初始条件：D600RYe+-+1500W-一直流电机控制系统的方框图如图所示，其中Y为电机转速，为电枢电压，W为负载转矩。令电枢电压由PI控制定律求取，PI表达式为：，其中e=r-y。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）写出以R为输入的直流电机控制系统微分方程；计算W到Y的传递函数；试求kP和kI的值，使闭环系统的特征方程的根包括；分析在单位阶跃参考输入、单位斜坡参考输入时系统的跟踪性能；在Matlab中画出上述系统响应，并以此来证明（4）的分析结论。对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析的过程，附Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：任务时间（天）审题、查阅相关资料2分析、计算3编写程序2撰写报告2论文答辩1指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要控制理论经过数十年的发展,并伴随计算技术的快速发展,如今已经形成相当成熟的理论,并在各个行业和领域得到广泛的应用。本文所述的直流电机的PI控制就是其一方面的应用，文中将结合实例分析PI控制系统对单位阶跃和单位斜坡输入的响应，计算其动态和跟踪性能。完成上述工作需借助功能强大的数学计算软件ＭＡＴＬＡＢ，精确模拟系统的响应。关键词：ＰＩ控制ＭＡＴＬＡＢ目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc251503570"1系统结构分析PAGEREF_Toc251503570\h1HYPERLINK\l"_Toc251503571"2数学模型PAGEREF_Toc251503571\h2HYPERLINK\l"_Toc251503572"2.1PI模型建立PAGEREF_Toc251503572\h2HYPERLINK\l"_Toc251503573"2.2单位反馈传递函数PAGEREF_Toc251503573\h2HYPERLINK\l"_Toc251503574"2.3扰动下的非单位反馈闭环传递函数PAGEREF_Toc251503574\h2HYPERLINK\l"_Toc251503575"2.4参数计算PAGEREF_Toc251503575\h3HYPERLINK\l"_Toc251503576"3动态跟踪性能分析PAGEREF_Toc251503576\h4HYPERLINK\l"_Toc251503577"3.1比例积分控制的分析方法PAGEREF_Toc251503577\h4HYPERLINK\l"_Toc251503578"3.2单位阶跃参考输入PAGEREF_Toc251503578\h4HYPERLINK\l"_Toc251503579"3.3单位斜坡参考输入PAGEREF_Toc251503579\h5HYPERLINK\l"_Toc251503580"4数学仿真与验证PAGEREF_Toc251503580\h7HYPERLINK\l"_Toc251503581"4.1MATLAB中连续系统模型表示方法PAGEREF_Toc251503581\h7HYPERLINK\l"_Toc251503582"4.2单位阶跃输入时的动态性能PAGEREF_Toc251503582\h7HYPERLINK\l"_Toc251503583"4.3单位斜坡输入时的动态性能PAGEREF_Toc251503583\h8HYPERLINK\l"_Toc251503584"5心得体会PAGEREF_Toc251503584\h11HYPERLINK\l"_Toc251503585"参考文献PAGEREF_Toc251503585\h12PAGE\*MERGEFORMAT13直流电机PI控制器参数设计1系统结构分析1.1系统结构如下图D600RYe+-+1500W-图1-1直流电机PI控制结构图系统组成为比例积分环节、比例环节、惯性环节和单位负反馈，在比例环节与惯性环节之间加入扰动信号比较点。其中，比例环节与惯性环节是系统部可变部分。扰动信号输入时也经过一个比例环节。2数学模型2.1P