KSD-1型晶闸管直流随动控制系统分析与校正.doc

前言 这次的课程设计是基于自动控制理论的，主要是练习自动控制系统的校正方法。本报告主要是采用老师课上所教的串联校正的方法：串联滞后校正，串联超前校正，串联滞后-超前校正。然后分别按照预定的系统指标进行设计，求出校正系统的传递函数，得出校正后系统的传递函数。最后通过matlab软件来加以验证校正好的系统的各项性能指标，若满足要求则求出校正系统的网络参数，否则返回去改变校正时选择的参数，继续校正直到符合要求为止。 在撰写报告的过程中可能会有许多不规范的地方，希望老师能指出错误。谢谢！ 编 者 2014年3月目录 自动控制理论课程设计任务书 - 1 - KSD-1型随动系统的工作原理和性能指标 - 2 - 主要环节数学模型 - 3 - 串联相位滞后校正 - 10 - 串联相位超前校正 - 12 - 校正网络的实现 - 16 - 心得与体会 - 17 - 附录 - 18 - 自动控制理论课程设计任务书 一、 题目： KSD—1 型随动系统实验装置的分析及校正。 二、目的和要求： 1、利用所学的《反馈控制理论》知识分析 KSD—1型随动自动控制系统，并设计该系统的校正装置，使之满足给定的指标要求。通过本课程设计，加深对反馈控制理论的掌握、理解，并使之与实际联系相结合。 2、培养对自动控制系统及其有关部件的分析研究、计算、校正、调试的能力。 3、提高实验技能，了解设计步骤，培养学生分析问题和解决问题的能力。 三、设计内容： 1、了解 KSD—1 型晶闸管直流随动系统实验装置的总体结构、主要单元的作用和工作原理。 2、求取各环节的数学模型。 3、设计校正环节，使整个系统达到给定的性能指标。 4、每个同学必须独立完成课程设计报告，并由指导教师进行质疑考核。 四、课程设计报告内容： 1、整个装置的工作原理及任务指标。 2、主要环节数学模型的求取。 3、校正装置的设计。 4、整个装置性能指标的验算。 5、校正网络的实现。 6、收获体会和存在问题的分析。 五、工程图纸： 1、校正网络电路图一张。 2、伯德图一张。 3、系统框图一张。 六、设计时间： 一周。  KSD-1型随动系统的工作原理和性能指标 工作原理： KSD-1型随动系统实验装置是采用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件。可控硅作为功率放大元件，直流伺服电机作为执行元件的小功率随动系统。为了改善系统的动态品质指标，采用了直流测速发电机反馈作为并联校正，用电压放大器作为有源串联校正器。 本系统是采用电枢控制直流伺服电机的随动系统，系统采用变压式自整角机对，用来测量两个机械的转角差，当系统静止时两个自整角机转子相对于三相绕组的夹角之差为零。两个自整角机处于平衡状态，自整角接收机的输出绕组没有电压输出，整个系统处于协调状态。假设系统有一输入角，这时，自整角机的转子相对于三相绕组的夹角差不为零，于是自整角接收机的输出绕组就输出误差电压，通过输出变压器加到全波桥式相敏整流器上，相敏整流器输出直流时，脉动很大，必须通过低通滤波器消除不必要的频率成分，取出近似正比于误差角的直流有效讯号，（具有正、负极性）加到线性组件的反向输出端，经过电压放大后，加到同相器TX和反相器PX的同相和反相输入端作为可控硅（简称S、C、R），控制角的控制信号，经触发线路或产生触发脉冲，去触发可控硅，有可控硅功率放大器输出控制伺服电动机转动，经过减速器i同时带动自整角接收机的转子转动，直至跟上的转角后，系统重新处于平衡，为了使系统正常工作，改善系统的动态品质，必须加入串联校正装置或并联校正装置。 校正后系统性能指标： （1）输入轴最大变化速度50度/秒，最大角加速度50度/秒2。 （2）静态误差不大于0.5度。 （3）震荡次数小于2次。 （4）超调量≤30% 。 （5）调节时间≤0.7秒。 （6）系统速度误差≤1度（最大速度为50度/秒）。r=50t （7）执行电动机参数。 执行电机类型 型号 功率 电流 电压 转速 激磁电压 直流执行电动机 S569 160 瓦 2.2 安 110 伏 3300 转/分 110 伏 主要环节数学模型 1、敏感元件—自整角机 本系统采用图1所示的变压器式自整角机对，用来测量两个机械轴的转角差。 自整角机发送机的转子与输入轴相接。接收机的转子和系统输出轴相连，自整角机对必须事先校正零位。 图1 变压式自整角机对的原理图 确定自整角机对的传递函数 假设系统的输入角为，系统的输出角为，角为系统误差角，即，如图1所示。 设在的激磁绕组上加交流电压 （1） 则在接收机的变压器绕组上输出的感