自控大实验终稿.docVIP

东南大学自动化学院 实 验 报 告 课程名称： 自动控制基础 实验名称： 自动控制大型实验 院 （系）： 自动化学院 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 实 验 室： 实验组别： 同组人员： 实验时间：2010 年 6 月2日 评定成绩： 审阅教师： 目 录 一．设计内容………………………………………………………页码 二．熟悉环境………………………………………………………页码 三．建立传递函数…………………………………………………页码 四．仿真设计………………………………………………………页码 五．完整接线及调试………………………………………………页码 六．实验总结 …………………………………………………页码 设计内容 任务要求 给小型直流电机系统或球式磁悬浮系统,设计完整的闭环控制系统,采用极点配置的现代理论控制方式, 可以借助Simulink软件设计控制器算法，使系统满足给定的性能指标。 系统要准确建模。 要实物框图，要有Simulink仿真框图和设计计算。 实物当面验收和实验报告。 时间约10个学时，即一周内完成。 性能指标 无静态误差 电机响应时间0.3秒 超调量20% 熟悉环境 电机组 电机的工作原理 电磁力定律和电磁感应定律。直流电动机利用电磁力定律产生力合转矩。直流发电机利用电磁感应定律产生电势。电动机包含三部分：固定的磁极、电枢、换向片和电刷。只要维持电动机连续旋转，保证电磁转矩的方向不变，才能维持电动机不停地转动。实现上述现象的方法是导体转换磁极时，导体的电流方向必须相应的改变。而换向片和电刷就是实现转换电流方向的机械装置。改变电刷A、B上电源的极性，也就改变了电机转动的方向。这就是正转反转的原理 转矩平衡方程 是电枢转子受到的电磁转矩，是电机本身的阻转矩，是电动机的负载转矩，是负载折算到转子本身的转动惯量乘以转子的转速。电机存在死区可以这样理解，死区主要由摩擦产生，开始时要克服带来的转矩，所以电机在死区范围内，能量都消耗在阻力上。 直流电动机采用电枢控制时，机械特性和调节特性都是直线，特性曲线族是平行直线，这表明直流电机是线性元件。电枢控制的缺点是需要较大的控制功率，要用较大容量的功率放大器。（箱子里面就有一个）。 PWM 冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 　　脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用数字输出来对控制的一种非常有效的技术。　PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点.由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90ordm;的两路脉冲信号。IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内，其采样频率为100K；有16路单端A/D模拟量输入，转换精度均为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度均为12位；16路数字量输入，16路数字量输出。接口板安装在计算机内PCI插槽上，通过实验平台转接口与PC上位机的连接与通讯。 数据采集卡接口部分包含模拟量输入输出(AI/AO)与开关量输入输出(DI/DO)两部分。其中列出AI有4路，AO有2路，DI/DO各8路。 利用计算机做虚拟示波器观察一个模拟信号，可以用导线直接连接到接口中 AD端；若使用采