自动控制系统位置随动系统课程设计.doc

XX大学《自动控制原理》课程设计说明书 PAGE PAGE 10 XX大学《自动控制原理》课程设计说明书 摘 要 随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。 位置随动系统要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性为位置随动系统的主要特征。 本次课程设计研究的是位置随动系统的超前校正，并对其进行分析。 关键词：随动系统 超前校正 相角裕度 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc218866097 1 位置随动系统原理 PAGEREF _Toc218866097 \h 1 HYPERLINK \l _Toc218866098 1.1 位置随动系统原理图 PAGEREF _Toc218866098 \h 1 HYPERLINK \l _Toc218866099 1.2 各部分传递函数 PAGEREF _Toc218866099 \h 1 HYPERLINK \l _Toc218866100 1.3 位置随动系统结构框图 PAGEREF _Toc218866100 \h 4 HYPERLINK \l _Toc218866101 1.4 位置随动系统的信号流图 PAGEREF _Toc218866101 \h 4 HYPERLINK \l _Toc218866102 1.5 相关函数的计算 PAGEREF _Toc218866102 \h 4 HYPERLINK \l _Toc218866103 1.6 对系统进行MATLAB仿真 PAGEREF _Toc218866103 \h 5 HYPERLINK \l _Toc218866104 2 系统超前校正 PAGEREF _Toc218866104 \h 6 HYPERLINK \l _Toc218866105 2.1 校正网络设计 PAGEREF _Toc218866105 \h 6 HYPERLINK \l _Toc218866106 2.2 对校正后的系统进行Matlab仿真 PAGEREF _Toc218866106 \h 8 HYPERLINK \l _Toc218866107 3 对校正前后装置进行比较 PAGEREF _Toc218866107 \h 9 HYPERLINK \l _Toc218866108 3.1 频域分析 PAGEREF _Toc218866108 \h 9 HYPERLINK \l _Toc218866109 3.2 时域分析 PAGEREF _Toc218866109 \h 9 HYPERLINK \l _Toc218866110 4 总结及体会 PAGEREF _Toc218866110 \h 10 HYPERLINK \l _Toc218866111 参考文献 PAGEREF _Toc218866111 \h 12 位置随动系统的超前校正 1 位置随动系统原理 1.1 位置随动系统原理图 图1-1 位置随动系统原理图 系统工作原理： 位置随动系统通常由测量元件、放大元件、伺服电动机、测速发电机、齿轮系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，其原理图如图1-1所示。 在图1-1中测量元件为由电位器Rr和Rc组成的桥式测量电路。负载固定在电位器Rc的滑臂上，因此电位器Rc的输出电压Uc和输出位移成正比。当输入位移变化时，在电桥的两端得到偏差电压ΔU=Ur-Uc，经放大器放大后驱动伺服电机，并通过齿轮系带动负载移动，使偏差减小。当偏差ΔU=0时，电动机停止转动，负载停止移动。此时δ=δL,表明输出位移与输入位移相对应。测速发电机反馈与电动机速度成正比，用以增加阻尼，改善系统性能。 1.2 各部分传递函数 (1)自整角机： 作为常用的位置检测装置，将角位移或者直线位移转换成模拟电压信号的幅值或相位。自整角机作为角位移传感器，在位置随动系统中是成对使用的。与指令轴相连的是发送机，与系统输出轴相连的是接收机。 (1-1)零初始条件下，对上式求拉普拉斯变换，可求得电位器的传递函数为 (1-2)自整角机可用图1-2的方框图表