位置随动系统的超前校正设计剖析.doc

课 程 设 计 课程设计任务书 题 目: 位置随动系统的超前校正设计 初始条件： 图示为一位置随动系统，测速发电机TG与伺服电机SM共轴，右边的电位器与负载共轴。放大器增益为Ka=40，电桥增益,测速电机增益，Ra=6Ω，La=12mH，J=0.006kg.m2,Ce=Cm=0.3,f=0.2,i=10。其中，J为折算到电机轴上的转动惯量，f为折算到电机轴上的粘性摩擦系数，i为减速比。 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） 求出系统各部分传递函数，画出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递函数； 求出系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度，并设计超前校正装置，使得系统的相角裕度增加12度； 用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，比较其时域响应曲线有何区别，并说明原因； 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计算的过程，并包含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） 指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2 分析、计算 2 编写程序 1 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 目录 摘要 I 1位置随动系统 1 1.1位置随动系统原理 1 1.2部分元件分析 2 1.2.1自整角机 2 1.2.2功率放大器 2 1.2.3两相伺服电动机 3 1.2.4直流测速电动机 3 1.2.5减速器 4 1.3各部分元件传递函数 4 1.4位置随动系统的结构框图 5 1.5位置随动系统的信号流图 5 1.6对系统进行b仿真 5 2加入校正装置后的系统分析 8 2.1超前校正的原理 8 2.2超前校正的特性 8 2.3计算超前网络的传递函数 9 2.4对校正后的系统进行atlab仿真 10 2.5系统校正前后的比较 11 3用 12 3.1对校正前后系统的单位阶跃响应进行仿真 12 3.2原因分析 13 4总结体会 14 参考文献 16 本科生课程设计成绩评定表 17 摘要 位置随动系统是反馈控制系统，是闭环控制，调速系统的给定量是恒值，希望输出量能稳定，因此系统的抗干扰能力往往显得十分重要。而位置随动系统中的位置指令是经常变化的，要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性成了位置随动系统的主要特征。简言之，调速系统的动态指标以抗干扰性能为主，随动系统的动态指标以跟随性能为主。 在本次课程设计中，首先根据各个部件的物理化学特性求得其传递函数，然后得到系统的结构框图。根据结构框图画出对应的信号流图，从而得到系统的闭环传递函数。利用 关键词：位置随动系统 位置随动系统的超前校正 1位置随动系统 位置随动系统原理 1为位置随动系统的原理图。 图1-1 位置随动系统原理图 如图1所示，用一对电位器作为位置检测元件，并形成比较电路。两个电位器分别将系统的输入和输出位置信号转换成于志成比例的电压信号，并做出比较。当发送电位器的转角 和接受电位器的转角 相等时，对应的电压亦相等。因而电动机处于静止状态。假设是发送电位器的转角按逆时针方向增加一个角度，而接受电位器没有同时旋转这样一个角度，则两者之间将产生角度偏差 。相应地，产生一个偏差电压，经放大器放大后得到u，供给直流电动机，使其带动负载和接受电位器的动笔一起旋转，直到两个角度相等为止，即完成反馈。 1.2部分元件分析 2.1自整角机 在零初始条件下，其拉氏变换为： 图1-2为自整角机的结构框图。 其中： 图1-2 自整角机结构框图 1.2.2功率放大器 功率放大器的表达式为： 在零初始条件下，其拉氏变换为： 图 图功率放大器结构框图 2.3两相伺服电动机 传统的交流伺服电动机的结构通常是采用笼转子两相伺服电动机以及空心杯转子两相伺服电动机，所以常把交流伺服电动机称为两相伺服电动机，其传递函数为： 零初始条件下，其对应的拉氏变换为：。 图 图1-4 两相伺服电动机结构框图