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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）-I-摘要文中叙述了伺服系统的国内外现状。分析了时域指标与频域指标之间的关系。给出了典型二阶控制系统时频指标的关系式，及用于工程计算的高阶系统时频关系的近似计算公式。论述了系统控制器的设计方法，并详细分析了串联补偿控制器的综合设计方法，为简化高阶控制系统的控制器的设计过程，给出了高阶控制系统的降阶方法，并做了仿真实验。结果表明：在一定条件下高阶控制系统可以用一个低阶的控制系统模型替代。在理论分析基础上，编写了线性控制系统时域特性分析程序和串联补偿控制器的设计程序，该程序又根据系统模型和期望特性，设计出串联补偿控制器。经仿真验证，利用编写的程序，设计出串联补偿控制器，可以满足设计系统的性能指标要求。关键词：伺服系统，控制器参数，MATLAB仿真，伺服系统性能指标哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）-II-AbstractThepaperdescribesthestatusoftheservosystemathomeandabroad.Itanalyzestherelationshipbetweentimedomainandfrequencydomain.Therelationshipoftypicalsecond-ordercontrolsystemisgiven,andhigh-endcomputingsystemsforengineeringtime-frequencyrelationshipisformulated.Thispaperdicussedthesystemcontrollerdesignmethod,andadetailedanalysisoftheseriescompensationcontrollerintegrateddesign,advancedcontrolsystemtosimplifythecontrollerdesignprocess,andgavethereductionmethodofhighordercontrolsystem,anddidsimulation.Theresultsshowedthat:undercertainconditions,higherordercontrolsystemcanusealow-levelcontrolsystemmodelinstead.Basedonthetheoreticalanalysis,thepreparationofalineartime-domaincharacteristicsofcontrolsystemsanalyzedprogramandseriescompensationcontrollerdesignprocedure.Theprocedureisexpectedaccordingtothesystemmodelandfeatures.Atlastthispaperdesignaseriesofcompensationcontroller.Withthehelpofwrittenprocedures,thesimulationdesignedseriescompensationcontroller,threrforthesystemperformancetomeetdesignrequirements.Keywords：Servosystem,Controllerparameter,MATLABsimulation,Servosystematicfunctionindex哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）-III-目录摘要...................................................................................................................................IAbstract...........................................................................................................................II第1章绪论....................................................................................................................11.1课题研究的背景和意义:.......................................................................................11.2伺服系统设计方法的研究现状............................................................................21.3研究内容................................................................................................................3第2章伺服系统控制器设计........................................................................................52.1伺服系统的性能指标............................................................................................52.1.1控制系统稳态性能指标................................................................................52.1.2控制系统动态性能指标................................................................................62.2伺服系统时域性能指标与频域指标的关系........................................................82.2.1二阶系统的时域与频域性能指标的关系....................................................82.2.2高阶系统的时域与频域性能指标的关系..................................................102.3控制器的设计方法..............................................................................................162.3.1期望开环频率特性的确定..........................................................................162.3.2串联校正环节的设计..................................................................................192.3.3PID参数的确定............................................................................................252.4数字控制器的设计..............................................................................................252.5高阶伺服系统的降阶..........................................................................................262.6本章小结..............................................................................................................28第3章基于MATLAB的计算机辅助设计................................................................293.1MATLAB控制工具箱简介.................................................................................293.2系统的时域与频域性能指标分析......................................................................323.3串联校正环节......................................................................................................363.4本章小结..............................................................................................................38结论................................................................................................................................39参考文献........................................................................................................................40致谢................................................................................................................................42哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）-1-第1章绪论1.1课题研究的背景和意义:伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。伺服控制系统最初用于船舶的自动驾驶、火炮控制和指挥仪中，后来逐渐推广到很多领域，特别是自动车床、天线位置控制、导弹和飞船的制导等。采用伺服系统主要是为了达到下面几个目的：①以小功率指令信号去控制大功率负载。火炮控制和船舵控制就是典型的例子。②在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动。③使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。衡量伺服控制系统性能的主要指标有频带宽度和精度。频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。一般伺服系统的带宽小于15赫，大型设备伺服系统的带宽则在1～2赫以下。自20世纪70年代以来，由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，