球杆控制系统课程设计解答.docx

精品学习资料 名师归纳总结——欢迎下载 下载可编辑指导老师评定成果：审定成果：重 庆 邮 电 大 学自动化学院自动掌握原理课程设计报告设计题目：球杆掌握系统单位（二级学院）：自动 化学院学生姓名：***专业：****班级：****学号：****指导教 下载可编辑 指导老师评定成果： 审定成果： 重 庆 邮 电 大 学 自 动 化 学 院 自动掌握原理课程设计报告 设计题目：球杆掌握系统 单位（二级学院）： 自 动 化 学 院 学 生 姓 名： *** 专 业： **** 班 级： **** 学 号： **** 指 导 教 师： **** 设计时间： 20** 年 *** 月 重庆邮电高校自动化学院制 .专业 .整理 . 第 1 页，共 11 页 精品学习资料 名师归纳总结——欢迎下载 下载可编辑一，设计题目：球杆 掌握系统设计一位置掌握系统，已知：横杆长40CM，横板上全程设滑线变阻器，横板初始角度为 0，小球质量为110g，半径 0.015m，d=0.03m，齿轮传动比为10，2球的转动惯量为连形成反馈 ,0.00001kg.m.s 不计摩擦，球上有触点与变阻器及掌握电路相设要求系统在单位阶跃信号下：调剂时间小于5 秒，超调量小于20% ，求出系统地传递函数并探讨采纳PID 校正和频率法校正的方法，并确定校正装置；2初始位置 x=0, 电机及减速器的转动惯量为I=1kg.ms ，减速器传动比为10，不计全部摩擦和小球重量带来的阻力，输入设定电位器RW的灵敏度为：± 0.5V/ ± 下载可编辑 一， 设计题目：球杆 掌握系统 设计一位置掌握系统，已知：横杆长 40CM，横板上全程设滑线变阻器，横 板初始角度为 0，小球质量为 110g，半径 0.015m，d=0.03m，齿轮传动比为 10， 2 球的转动惯量为 连形成反馈 , 0.00001kg.m.s 不计摩擦，球上有触点与变阻器及掌握电路相 设要求系统在单位阶跃信号下：调剂时间小于 5 秒，超调量小于 20% ，求 出系统地传递函数并探讨采纳 PID 校正和频率法校正的方法，并确定校正装置； 2 初始位置 x=0, 电机及减速器的转动惯量为 I=1kg.ms ，减速器传动比为 10，不计 全部摩擦和小球重量带来的阻力，输入设定电位器 RW的灵敏度为：± 0.5V/ ± CM；直流电机：励磁线圈电阻 Rf =20，电感 Lf 忽视，扭矩常数 Kt=1(N.M/A) 直流电机励磁电流和掌握电压的关系为： u=Rf *i f , f ， 转矩为： T=Kt i 工作原理为： 电机通过减速齿轮带动横杆转动，小球在重力作用下移动并停止在设定位置； 二， 设计报告正文 执行系统是一个典型的四连杆机构， 横杆由一根带刻度的不锈钢杆和一根直 线位移传感器组成， 可以绕其左边的支点旋转， 通过掌握横杆的角度， 就可以控 制小球的在横杆上的位置； 执行系统采纳直流伺服电机驱动， 通过掌握电机轴的 转角，就可以实现对横杆角度的掌握； 小球的位置通过直线位移传感器采集， 控 制器依据位置误差运算掌握量， 掌握电机轴的转角， 从而掌握横杆的角度， 使小 球稳固到目标位置； 球杆系统的非线性表达在驱动导轨运动的电机主轴与导轨仰 角之间以及齿轮和导轨之间的传动 存在多处非线性关系；称球杆系统是不稳固 系统，是由于即便导轨的仰角是固定的， 小球的位置仍旧是未知的； 对于一个固 定的导轨仰角， 小球以一个固定的加速度运动直到停在导轨的底端； 在掌握领域 中，非线性不稳固系统的建模和掌握器的设计有很多需要克服的难点问题； 整个系统装置如下列图，它由一根 服电机及大小齿轮箱减速机构组成； V 形轨道，一个不锈钢球，连杆，直流伺 V 形槽轨道由两部分组成，其一侧为不锈钢 杆，另一侧为直线位移电阻器； 当不锈钢球在轨道上滚动时， 小球的作用就像直 线位移电阻器的接触电刷； 电压作用在直线位移电阻器的两端， 因此通过测量不 锈钢杆上的输出电压即可测得小球在轨道上的位置； V 形槽轨道一端固定，另一 .专业 .整理 . 第 2 页，共 11 页 精品学习资料 名师归纳总结——欢迎下载 下载可编辑端就由直流伺服电机经过两级齿轮减速，再通过固定在大齿轮上的连杆带动进行上下往复运动； V 形槽轨道与水平线的夹角可通过测量大齿轮转动角度和简洁的几何运算获得； 通过设计一个反馈掌握系统调剂直流伺服电机的转动，小球在导轨上的位置；关键词从而掌握球杆系统PID掌握器伺服电机加法电路整体设计框图要求：超调量 S≤20%调剂时间小于 5s 下载可编辑 端就由直流伺服电机经过两级齿轮减速， 再通过固定在大齿轮上的连杆带动进行 上下往复运动； V 形槽轨道与水平线的夹角可通过测量大齿轮转动角度和简洁的 几何运算获得； 通过设