基于MATLAB仿真的殘障電動(dòng)輪椅車速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于MATLAB仿真的殘障電動(dòng)輪椅車速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程：自動(dòng)控制原理

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂

指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日

評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評(píng)定成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日

基于MATLAB仿真的殘障動(dòng)輪椅車速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)課題基于MATLAB仿真的殘障電動(dòng)輪椅車速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖為：圖1系統(tǒng)方框圖其中，控制器為，傳感器模型為、被控對(duì)象模型為。1.2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)（1）簡(jiǎn)述具有頭盔傳感器的殘障電動(dòng)輪椅車速控制的基本原理及應(yīng)用；（2）編程求解系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；（3）編程繪制系統(tǒng)的根軌跡，并求分離點(diǎn)坐標(biāo)的增益K值、與虛軸交點(diǎn)時(shí)的K值和值；（4）編程當(dāng)系統(tǒng)的速度誤差系數(shù)時(shí)，繪制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)和單位斜坡的曲線，利用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析（求出其性能指標(biāo)的值）和穩(wěn)態(tài)誤差。（5）編程繪制當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的Bode圖、Nyquist圖，求出相角裕量和幅值裕量，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。（6）當(dāng)控制器為P控制律時(shí)，編程此時(shí)系統(tǒng)的Bode圖、Nyquist圖，求出相角裕量和幅值裕量，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。1.3課程設(shè)計(jì)的目的(1)正確理解傳遞函數(shù)及根軌跡的概念；(2)掌握根軌跡的繪制法則，能熟練繪制跟軌跡；(3)根據(jù)根軌跡定性分析系統(tǒng)指標(biāo)隨參數(shù)變化的趨勢(shì)；(4)熟練使用MATLAB工具繪制系統(tǒng)的根軌跡和傳遞函數(shù)；(5)使用MATLAB工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析、穩(wěn)態(tài)誤差分析以及動(dòng)態(tài)特性析；(6)使用MATLAB工具畫出Bode圖、求出相角裕量和幅量并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.具有頭盔傳感器的殘障電動(dòng)輪椅車速控制的基本原理及應(yīng)用一種新型的電動(dòng)輪椅裝有一種非常實(shí)用的速度控制系統(tǒng)，使頸部以下有殘障的人士也能自動(dòng)駕駛這種電動(dòng)輪椅。該系統(tǒng)在頭盔上以間隔安裝了四個(gè)速度傳感器，用來(lái)指示前、后、左、右四個(gè)方向。頭盔傳感系統(tǒng)的綜合輸出與頭部運(yùn)動(dòng)的幅度成正比。國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)輪椅的研究較晚，尤其是智能電動(dòng)輪椅，研究還不完善，但近幾年發(fā)展很快。國(guó)內(nèi)廠商生產(chǎn)的電動(dòng)輪椅大部分為四輪式和六輪式，一般都具有調(diào)速、翻越簡(jiǎn)單路障和防傾倒等功能。雖然國(guó)內(nèi)電動(dòng)輪椅研究還不太完善，但在一定的基礎(chǔ)上還是有所提高的。例如有些生產(chǎn)商在原有輪椅的研究上，發(fā)明出利用驅(qū)動(dòng)左、右動(dòng)力后輪的左、右電機(jī)串聯(lián)連接設(shè)計(jì)，從而具有差動(dòng)速度功能，使電動(dòng)輪椅行駛時(shí)穩(wěn)定舒適、轉(zhuǎn)向可靠。近幾年，還出現(xiàn)了手扶電動(dòng)、可爬梯以及站立式電動(dòng)輪椅。隨著機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)輪椅的研究朝著高性能、多功能、智能化和人性化的方向發(fā)展。智能輪椅不但可以為老年人和殘疾人提供一種良好的代步工具，而且可以具有自主導(dǎo)航、自主避障、人機(jī)對(duì)話等服務(wù)機(jī)器人所具有的各種功能，因而可以幫助殘疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他們更好地融入社。初期的研究，賦予輪椅的功能一般都是低級(jí)控制，如簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)、速度控制及避障等。隨著機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人大量技術(shù)用于輪椅，電動(dòng)輪椅在更現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，有更好的交互性、適應(yīng)性、自主性。應(yīng)用領(lǐng)域隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)輪椅的強(qiáng)大功能不僅適用于年老體弱的老年人和重度殘疾的傷患，同樣的，它也適合于大型車間工人的代步工具。3.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理3.1反饋控制系統(tǒng)的基本知識(shí)反饋控制系統(tǒng)又稱閉環(huán)控制系統(tǒng)，是在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，把輸出量檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)過(guò)物理量的轉(zhuǎn)換，再反饋到輸入端去與給定值進(jìn)行比較，并利用比較后的偏差信號(hào)，以一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制作用，抑制內(nèi)部或外部擾動(dòng)對(duì)輸出量的影響，逐步減少以致消除這一偏差，從而實(shí)現(xiàn)要求的控制性能。閉環(huán)控制的特點(diǎn)是：在控制器和被控對(duì)象之間，不僅存在著正向作用，而且存在反饋?zhàn)饔?，既系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量有直接影響，將檢測(cè)出來(lái)的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端，并與信號(hào)比較的過(guò)程稱為反饋，若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)想減，則稱負(fù)反饋。反之，若相加，則稱正反饋，輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差稱為偏差信號(hào)，偏差信號(hào)作用于控制器上，控制器對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行某種運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)控制作用，是系統(tǒng)的輸出量趨向于給定數(shù)值，閉環(huán)的實(shí)質(zhì)就是利用負(fù)反饋的作用來(lái)減小系統(tǒng)的誤差，因此閉環(huán)控制又稱為反饋控制?？刂破鞅豢貙?duì)象輸出量（被控量）測(cè)量元件控制器被控對(duì)象輸出量（被控量）測(cè)量元件輸入量（給定值）_3.2控制系統(tǒng)時(shí)域分析法對(duì)于線性系統(tǒng)，常用的分析方法有三種：時(shí)域分析法，根軌跡法和頻域分析法。時(shí)域分析法，具有直觀準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，并且可以提供系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的全部信息，尤其適用于低階階段。時(shí)域分析法是根據(jù)微分方程，利用拉氏變換直接求出系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，然后按照響應(yīng)的曲線來(lái)分析系統(tǒng)的性能。3.3控制系統(tǒng)根軌跡原理（1）所謂根軌跡是指，開環(huán)系統(tǒng)的每一個(gè)參數(shù)從零變化到無(wú)窮大時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根在S平面上的軌跡稱為根軌跡；（2）根軌跡的分離點(diǎn)與分離角是兩條或兩條以上根軌跡分支在S平面上相遇又立即分開的點(diǎn)，該點(diǎn)與實(shí)軸正方向的夾角即為分離角；（3）在理論分析中，往往只能畫出根軌跡草圖，而利用MATLAB，則可以迅速繪制出精確的根軌跡圖形。MATLAB繪制根軌跡的函數(shù)為rlocus，常用格式為rlocus(sys)，sys為系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)模型名稱：rlocus(num，den，k)，num為開環(huán)傳遞函數(shù)分子多項(xiàng)式，den為分母多項(xiàng)式，k為根軌跡增益，k的范圍可以指定，若k未給出，則默認(rèn)為k從0+∞，繪制出完整的根軌跡。利用函數(shù)rlocfind可以顯示根軌跡上任意一點(diǎn)的相關(guān)數(shù)值，以此判斷對(duì)應(yīng)根軌跡增益下閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.4頻率特性及圖解法傳統(tǒng)的頻率分析是繪制頻率特性曲線的漸近線，或通過(guò)人工計(jì)算數(shù)據(jù)，繪制較為詳細(xì)的伯德圖，奈氏圖、對(duì)數(shù)幅相頻率特性圖，方法復(fù)雜還不一定能保證繪制的精度。而應(yīng)用MATLAB提供的相關(guān)函數(shù)，可以快速、精確地繪制出這三種圖形的準(zhǔn)確曲線，并計(jì)算出頻域性能指標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。3.5穩(wěn)態(tài)誤差分析(1)頻域法以控制系統(tǒng)特性作為數(shù)學(xué)模型，不必求解系統(tǒng)的微分方程或動(dòng)態(tài)方程，而是做出系統(tǒng)頻率特性的圖形，然后通過(guò)頻域和時(shí)域之間的關(guān)系來(lái)分析系統(tǒng)的性能，因而比較方便。頻域的相對(duì)穩(wěn)定性即穩(wěn)定裕度常用相角裕度和幅值裕度來(lái)度量。相角裕度：設(shè)為系統(tǒng)的截止頻率，則定義相角裕度為相角裕度的含義是，對(duì)于閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)，如果系統(tǒng)開環(huán)相頻特性再滯后度，則系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。幅值裕度：設(shè)為系統(tǒng)的穿越頻率，則系統(tǒng)在處的相角定義相角裕度為幅值裕度的含義是，對(duì)于閉環(huán)穩(wěn)定系統(tǒng)，如果系統(tǒng)開環(huán)幅頻特性在增大倍，則系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。（2）所謂時(shí)域分析法根據(jù)描述系統(tǒng)的微分方程的性能或傳遞函數(shù)，直接解出控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，然后依據(jù)響應(yīng)的表達(dá)式或描述曲線來(lái)分析系統(tǒng)的性能時(shí)域分析法包括穩(wěn)定性分析、穩(wěn)定性能分析（穩(wěn)態(tài)誤差）、動(dòng)態(tài)性能分析三方面。控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是由系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)唯一確定的，而控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能則由該系統(tǒng)的閉環(huán)零、極點(diǎn)所決定。因此，可以根據(jù)閉環(huán)的零、極點(diǎn)間接的研究控制系統(tǒng)的性能。斜坡輸入、階躍輸入、加速度輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)：a、斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)若，其中R表示速度輸入函數(shù)的斜率，則當(dāng)用靜態(tài)速度誤差系數(shù)表示系統(tǒng)在斜坡輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差可將代入式中稱為靜態(tài)速度誤差系數(shù)，其單位為。在斜坡輸入作用下，速度誤差的含義并不是指系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間存在速度上的誤差，而是指系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間存在位置上的誤差。b、階躍輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)誤差系數(shù)若，R為輸入階躍函數(shù)的幅值，則。當(dāng)時(shí)由,式中稱為靜態(tài)位置誤差系數(shù)。c、加速度輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差與穩(wěn)態(tài)加速度系數(shù)若，其中為加速度輸入函數(shù)的速度變化率，則。如果用靜態(tài)加速度誤差系數(shù)表示系統(tǒng)在加速度輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差可得式中，稱為靜態(tài)加速度誤差系數(shù)。3.6MATLAB軟件的介紹MATLAB系統(tǒng)五個(gè)主要部分組成，下面分別加以介紹。（1）MATLAB語(yǔ)言體系MATLAB是高層次的矩陣/數(shù)組語(yǔ)言，具有條件控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特點(diǎn)。利用它既可以進(jìn)行小規(guī)模編程，完成算法設(shè)計(jì)和算法實(shí)驗(yàn)的基本任務(wù)，也可以進(jìn)行大規(guī)模編程，開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。（2）MATLAB工作環(huán)境這是對(duì)MATLAB提供給用戶使用的管理功能的總稱，包括管理工作空間中的變量輸入輸出的方式和方法，以及開發(fā)、調(diào)試、管理M文件的各種工具。（3）圖形圖像系統(tǒng)這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成2D和3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動(dòng)畫生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令，也包括用戶對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的底層MATLAB命令，以及開發(fā)GUI應(yīng)用程序的各種工具。（4）MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)這是對(duì)MATLAB使用的各種數(shù)學(xué)算法的總稱，包括各種初等函數(shù)的算法，也包括矩陣運(yùn)算、矩陣分析等高層次數(shù)學(xué)算法。課題設(shè)計(jì)的分析與計(jì)算4.1閉環(huán)傳遞函數(shù)的求解閉環(huán)傳遞函數(shù)公式為：，由此公式計(jì)算可得4.2閉環(huán)傳遞函數(shù)的仿真圖3傳遞函數(shù)零極點(diǎn)程序圖4MATLAB仿真零極點(diǎn)分布圖分析：開環(huán)傳遞函數(shù)理論值：，沒有零點(diǎn)。由上面的課題設(shè)計(jì)分析與計(jì)算得出，通過(guò)圖像可以看出理論求出的零極點(diǎn)MATLAB仿真圖中所求的吻合。根軌跡的分析計(jì)算5.1根據(jù)根軌跡的繪制法則計(jì)算K和ω值1）由法則1，根軌跡起于G(s)的極點(diǎn)，，開環(huán)函數(shù)中沒有零點(diǎn)。2）由法則2，開環(huán)有限極點(diǎn)個(gè)數(shù)n=3，開環(huán)有限零點(diǎn)個(gè)數(shù)為m=0，所以根軌跡的分支數(shù)有3條，它們是連續(xù)的且對(duì)稱與實(shí)軸；3）由法則3，有n-m=3條根軌跡漸近線，其交點(diǎn)為：4)由法則4，在實(shí)軸上[-2，-1]和[-4,∞]的區(qū)域必為根軌跡；5)由法則5，根軌跡的分離點(diǎn)為：由此可求出分離點(diǎn)d=-1.45。6)由法則7，由傳遞函數(shù)得閉環(huán)特征方程式為將s=j代入特征方程，可得實(shí)部方程為虛部方程為在虛部方程中,，將所得的值代入實(shí)部方程，解出K=9；（3）將代入實(shí)部方程中求出此時(shí)分離點(diǎn)的K值；得出K=0.067。5.2根軌跡仿真以及分析圖5根軌跡程序圖6MATLAB根軌跡仿真圖分析：通過(guò)圖像可以看出理論求出的分離點(diǎn)與圖形根軌跡上的分離點(diǎn)的位置很相近。從圖中分離點(diǎn)坐標(biāo)的增益K為0.85，而理論分析值K為0.67誤差不大。分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析和穩(wěn)態(tài)誤差6.1當(dāng)K=8時(shí)求和%和對(duì)于輸入信號(hào)為單位階躍信號(hào)時(shí)r(t)=1，則R(s)=1/s，對(duì)于Ⅰ型其穩(wěn)態(tài)誤差：對(duì)于輸入信號(hào)為單位斜坡信號(hào)時(shí)r(t)=t,則,其穩(wěn)態(tài)誤差：當(dāng)K=8時(shí)，由公式，結(jié)合下列仿真圖所得數(shù)據(jù)，可求出超調(diào)量%0.50%%0.50%sts07.36.2系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的仿真與分析圖7輸入單位斜坡、階躍信號(hào)程序圖8K=8時(shí)單位斜坡曲線圖9K=8時(shí)單位階躍曲線分析：（1）速度誤差隨著時(shí)間的增大而減小，所以它的速度誤差系數(shù)為零，和計(jì)算結(jié)由仿真圖我們可以得出結(jié)論：（2）位置誤差隨著時(shí)間的增大而逐漸減小，最后只存在微小誤差，由計(jì)算可知，這個(gè)誤差僅有0.18。分析：由單位階躍響應(yīng)曲線，可得出以下數(shù)據(jù)：，，再由公式可得超調(diào)量為：調(diào)節(jié)時(shí)間由響應(yīng)曲線直接可得：此項(xiàng)值與理論值一致。7.判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性7.1當(dāng)時(shí)，求出相角裕量和幅值裕量1)相角裕量的分析計(jì)算：在系統(tǒng)幅值穿越頻率c處，使系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)所需的附加相位滯后角稱為相角裕量，用γ表示。即γ=180o+φ(c)若系統(tǒng)相角裕量為正值，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；反之，如果相角裕量為負(fù)值，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。由Bode圖可知，可以看到所有環(huán)節(jié)都作用后，系統(tǒng)依然沒有穿越－180o。γ=3.69oh=1.12由于γ>0o，所以該系統(tǒng)穩(wěn)定。2）幅值裕量的分析計(jì)算由于系統(tǒng)無(wú)右半平面的開環(huán)極點(diǎn)，從圖11可以看出，奈奎斯特曲線不包圍（-1，j0）點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定。7.2當(dāng)K=8的Bode和Nyquist圖圖10K=8時(shí)的Bode和Nyquist程序圖11K=8時(shí)的計(jì)算的值圖12K=8時(shí)Bode圖圖13K=8時(shí)Nyquist圖分析：相角裕量的分析計(jì)算：在系統(tǒng)幅值穿越頻率c處，使系統(tǒng)達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)所需的附加相位滯后角稱為相角裕量，用γ表示。即若系統(tǒng)相角裕量為正值，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；反之，如果相角裕量為負(fù)值，閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。對(duì)于高階系統(tǒng)，一般難以準(zhǔn)確計(jì)算截止頻率，由圖可知：計(jì)算結(jié)果與MATLAB仿真結(jié)果相同，同時(shí)，該系統(tǒng)穩(wěn)定。（2）幅值裕量的分析計(jì)算：由于系統(tǒng)無(wú)右半平面的開環(huán)極點(diǎn)，從圖11可以看出，奈奎斯特曲線不包圍（-1，j0）點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定。8.當(dāng)控制器為P控制律時(shí)，系統(tǒng)的Bode、Nyquist圖。圖12當(dāng)時(shí)的Bode和Nyquist的程序圖13當(dāng)時(shí)的Bode圖圖14當(dāng)時(shí)的Nyquist圖分析：這是高階開環(huán)傳遞函數(shù)，可以直接從圖中得出:因?yàn)棣?gt;>0o，所以系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)。9.總結(jié)及體會(huì)9.1課程設(shè)計(jì)小結(jié)MATLAB不失為一款非常好的軟件，但是我們所涉及的東西還是太少，就這次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，可以使用MATLAB自帶的控制系統(tǒng)工具箱來(lái)簡(jiǎn)單進(jìn)行課設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。就我個(gè)人認(rèn)為，在本次課設(shè)中遇到的困難不少，主要還是對(duì)課程即超前校正的不熟悉，在熟悉這個(gè)過(guò)程中花了不少的時(shí)間，實(shí)際在對(duì)MATLAB進(jìn)行制作的過(guò)程中，沒有遇到很大的困難，無(wú)非是一些代碼以及格式的學(xué)習(xí)。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是以后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的結(jié)果。9.2收獲體會(huì)經(jīng)過(guò)不斷的努力之后，我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。以前只是僅僅停留在書本的知識(shí)，感覺自己什么都不懂，這次是真實(shí)的操作一次，感覺變得充實(shí)了。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)，特別是對(duì)于我，基礎(chǔ)比較差，一定不能太過(guò)于心急，要靜下心來(lái)慢慢的研究。在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)，我也明白學(xué)習(xí)不是埋頭苦讀書，而是合理的利用資源，從同學(xué)那里，老師那里得到的有用的想法和信息，特別是網(wǎng)上有很多很好的資料，對(duì)自己的自學(xué)能力也是很好的提高。我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬(wàn)事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。也不能因?yàn)樽龀鰜?lái)就以為自己什么都懂了，在很多的地方還需要進(jìn)一步的去學(xué)習(xí)和研究，就想這個(gè)課程設(shè)計(jì)雖然能實(shí)現(xiàn)輪椅的車速控制的功能，但是識(shí)別率不是特別高的，只是在理論上能行得通，商業(yè)也已經(jīng)運(yùn)用到了。以前對(duì)MATLAB也是僅局限在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)上學(xué)的那些知識(shí)，但是通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，才了解到MATLAB在圖形圖像處理方面的強(qiáng)大功能。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助，以前我是不相信我能做出來(lái)的，是您的諄諄教誨讓我重新找到自信。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。10.參考文獻(xiàn)[1]盧京潮.自動(dòng)控制原理.西北工業(yè)大學(xué)[M].2004.[2]劉衛(wèi)國(guó).MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：高等教育出版社[M].2006.[3]胡壽松.自動(dòng)控制原理(第五版).北京：科學(xué)出版社[M].2006.[4]熊曉君.自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教程（硬件模擬與MATLAB仿真）機(jī)械工業(yè)出版社[M].2009.[5]趙景波.MATLAB控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社[M].2010.[6]孔凡才.自動(dòng)控制原理—工作原理、性能分析與系統(tǒng)調(diào)試.機(jī)械工業(yè)出版社[M].2003.[7]羅名佑.行星齒輪傳動(dòng).北京：高等教育出版社[M].1984.[8]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社[M].2006.[9]孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原.北京：高等教育出版社[M].2006.[10]濮良貴,紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社[M].2006.11.附錄[1]系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)仿真程序：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中kaihuanchuandihanshu.m[2]系統(tǒng)的零極點(diǎn)仿真程序：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中l(wèi)ingjidianchengxu.m[3]系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“零極點(diǎn)分布圖.fig”[4]系統(tǒng)的根軌跡仿真圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“根軌跡圖.fig”[5]當(dāng)K=8時(shí)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)和單位斜坡響應(yīng)的程序：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中k=8jieyuexieposhuru.m[6]當(dāng)K=8時(shí)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)和單位斜坡響應(yīng)圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“k=8階躍斜坡響應(yīng)圖.fig”[7]當(dāng)K=8時(shí)系統(tǒng)的Bode圖仿真程序、系統(tǒng)的Nyquist圖仿真程序：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中bodenyquistchengxu.m[8]當(dāng)K=8時(shí)系統(tǒng)的Bode圖仿真圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“k=8時(shí)伯德圖.fig”[9]當(dāng)K=8時(shí)系統(tǒng)的Nyquist圖仿真圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“k=8時(shí)奈奎斯特圖.fig”[10]當(dāng)P控制時(shí)圖仿真程序、系統(tǒng)的Nyquist圖仿真程序：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾Pkongzhishidechengxu.m[11]當(dāng)系統(tǒng)的Bode圖仿真圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“的伯德圖.fig”[12]當(dāng)系統(tǒng)的Nyquist圖仿真圖：參見“代碼與相關(guān)程序”文件夾中“的奈奎斯特圖.fig”指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)成績(jī)（60%）指導(dǎo)教師簽字：年月日答辯過(guò)程及評(píng)價(jià)成績(jī)（40%）答辯小組簽字：年月日院綜合意見綜合成績(jī)分管院長(zhǎng)簽字（蓋章）：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）評(píng)閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評(píng)定成績(jī)：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文作者（本人簽名）：年月日學(xué)位論文出版授權(quán)書論文密級(jí)：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(作者簽名：_______導(dǎo)師簽名：_____________