郑州大学电气工程学院自动控制理论课程设计.pdf

电气工程学院

课程设计报告

课程名称：自动控制理论

设计题目：KSD—1型晶闸管直流随动系统

分析与校正

专业：自动化

班级：学号：

学生姓名：

时间：

——————以下由指导教师填写——————

分项成绩：出勤成品答辩及考核

总成绩：总分成绩

指导教师（签名）：

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前言

KSD-1型晶闸管直流随动系统是按输入角度与反馈角度之间的偏差原理进行的。它采

用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件，晶闸管作为功率放大元件和直

流伺服电动机作为执行元件，属小功率随动系统，为了提高系统的稳定性和动态品质，在

系统中加入PID串联或并联校正装置。

该装置性能指标为:

(1)静态位置误差e0≦0.5o

(2)系统速度误差esr≦1o(最大速度为50o/s)

(3)超调量Mp≦30%

(4)振荡次数N≦2

(5)过度过程时间tp≦0.7s

一、KSD-1工作原理

KSD-1型晶闸管直流随动系统是按输入角度与反馈角度之间的偏差原理进行的。它采

用自整角机作为反馈元件，线性运算放大器作为放大元件，晶闸管作为功率放大元件和直

流伺服电动机作为执行元件，属小功率随动系统，为了提高系统的稳定性和动态品质指标，

采用了直流测速发点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动机的随动系统，系统图采用变压式自整角机对，用

来测量两个机械轴的转角差，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，没有电压输出。假设系统有一输入角θ，这时，自整

角机输出误差电压U，通过输出变压器加到相敏整流器上，相敏整流器输出通过低通滤波

c

器，取出近似正比于误差角的直流有效讯号，加到线性组件K的反相输入端，经过电压放

o

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大后，加到同相器TX和反相器PX的同相和反相输入端作为SCR控制脚的控制信号，经触

发陷入CP1或CP2产生触发脉冲，去触发可控硅，由可控硅功率放大器输出控制伺服电动

机转动，经减速器i同时带动自整角机Sc的转子转动，直至Sc跟上Sr的转角后，系统重

新处于平衡，为了使系统正常工作，必须加入串联校正装置或者并联校正装置。

二、随动系统方块图

图表随动系统方框图

三、系统中有关环节的传递函数

1．敏感元件——自整角机

自整角机发送机Sr的转子与输入轴相接。接收机Sc的转子和系统输出轴相连，自整角

机对必须事先校正零位。

确定自整角机对的传递函数K1(s)，角θ为系统的误差角。

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自整角机对的传递函数可以看成事一个线性放大环节，即在θ=0处的斜率

K1(s)=(σUy/σθ)|

θ=0

因此，可由实验测得其输出特性，Sr和Sc分别为N404