自動控制原理課程設(shè)計-位置隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計.doc

-1-成績課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱：自動控制原理課程設(shè)計題目：位置隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計姓名專業(yè)學(xué)號指導(dǎo)教師2012年12月24日設(shè)計任務(wù)書引言：自動控制原理課程設(shè)計是該課程的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，既有別于畢業(yè)設(shè)計，更不同于課堂教學(xué)。它主要是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌運用自動控制原理課程中所學(xué)的理論知識，掌握反饋控制系統(tǒng)的基本理論和基本方法，對工程實際系統(tǒng)進-2-行完整的全面分析和綜合。一設(shè)計題目：位置隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計二系統(tǒng)說明：該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示BSTBSR相敏電流功率放大SM負(fù)載TG減速器12Kuaun其中：放大器增益為Ka=15，電橋增益6K,測速電機增益2tk，Ra=7,La=10mH,J=0.005kg.m/s2,JL=0.03kg.m/s2,fL=0.08,Ce=1,Cm=3,f=0.1,Kb0.2,i=0.02三系統(tǒng)參量系統(tǒng)輸入信號：）（t1系統(tǒng)輸出信號：）（t2四設(shè)計指標(biāo)1.在單位斜坡信號x(t)=t作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差01.0sse；2.開環(huán)截止頻率30cw；3.相位裕度40c；五基本要求：1.建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)；2.利用頻率特性法分析系統(tǒng)：(1)根據(jù)要求的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，求系統(tǒng)的開環(huán)增益值；(2)根據(jù)求得的值，畫出校正前系統(tǒng)的Bode圖，并計算出幅值穿越頻率、相位-3-裕量,以檢驗性能指標(biāo)是否滿足要求。若不滿足要求，則進行系統(tǒng)校正。3.利用頻域特性法綜合系統(tǒng)：(1)畫出串聯(lián)校正結(jié)構(gòu)圖，分析并選擇串聯(lián)校正的類型（超前、滯后和滯后-超前校正）；(2)確定校正裝置傳遞函數(shù)的參數(shù)；(3)畫出校正后的系統(tǒng)的Bode圖，并校驗系統(tǒng)性能指標(biāo)。若不滿足，則重新確定校正裝置的參數(shù)。4.完成系統(tǒng)綜合前后的有源物理模擬電路：六、課程設(shè)計報告：1.報告內(nèi)容（包括課程設(shè)計的主要內(nèi)容、基本原理以及課程設(shè)計過程中參數(shù)的計算過程和分析過程）；(1)課程設(shè)計計算說明書一份；(2)原系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)原理圖一張（自繪）；(3)系統(tǒng)分析，綜合用精確Bode圖各一張；（4）系統(tǒng)綜合前后的模擬圖各一張。2.總結(jié)（包括課程設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)體會與收獲、對本次課程設(shè)計的認(rèn)識等內(nèi)容）；3.提供參考資料及文獻；4.排版格式完整、報告語句通順、封面裝幀成冊摘要隨動系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出以一定的精度和速度跟蹤輸入的自動控制系統(tǒng)，并且輸入量是隨機的，不可預(yù)知的。在很多情況下，隨動系統(tǒng)特制被控量是機械位移的比還控制系統(tǒng)?？刂萍夹g(shù)的發(fā)展，使隨動系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。位置隨動系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，是閉環(huán)控制，調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，希-4-望輸出量能穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的抗干擾能力往往顯得十分重要。而位置隨動系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，輸出響應(yīng)的快速性、靈活性和準(zhǔn)確性成了位置隨動系統(tǒng)的主要特征。簡言之，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以抗干擾性能為主，隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)以跟隨性能為主。在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計中，首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量（或變量）之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。在自動控制理論中，數(shù)學(xué)模型有多種形式。時域中常用的數(shù)學(xué)模型有微分方程、差分方程和狀態(tài)方程；復(fù)數(shù)域中有傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖；頻域中有頻率特性等。本次課程設(shè)計研究的是位置隨動系統(tǒng)的滯后校正，并對其進行分析。關(guān)鍵詞：隨動系統(tǒng)；性能分析AbstractServosystemistopointtotheoutputofthesystemwithacertaintheprecisionandspeedoftrackinginputoftheautomaticcontrolsystem,andistheinputofrandom,unpredictable.Inmanycases,servosystemspecialwaschargedwithvolumeismechanicaldisplacementcontrolsystemthanalso.Controlthedevelopmentoftechnology,makeservosystemshavebeenwidelyused.Positionservosystemisfeedbackcontrolsystem,istheclosed-loopcontrolandspeedregulationsystemforthequantitativevalueisconstant,wanttooutputquantitycanstable,sotheanti-interferenceabilityofthesystemoftenbecomeveryimportant.Andwiththepositionofthepositionservosysteminstructionsareoftenchanges,requirementoutputaccuratequantitativechangetofollow,theresponseoftheoutput,flexibilityandaccuracypositionservosystembecamethemainfeatures.Inshort,andthe?-1-目錄一.位置隨動系統(tǒng)原理.-1-.1位置隨動系統(tǒng)原理框圖.-1-.2部分電路圖.-1-1.3各部分元件傳遞函數(shù).-3-1.4位置隨動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖.-4-1.5位置隨動系統(tǒng)的信號流圖.-4-1.6相關(guān)函數(shù)的計算.-4-二.利用頻率特性法分析系統(tǒng).-4-2.1根據(jù)要求的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，求系統(tǒng)的開環(huán)增益值.-5-2.3對系統(tǒng)進行Matlab仿真.-5-三.加入校正函數(shù)后的系統(tǒng).-6-2.穩(wěn)定性分析.-8-3.穩(wěn)態(tài)精度分析.-9-4動態(tài)性能分析.-9-5.對校正后的系統(tǒng)進行Matlab仿真.-9-四.系統(tǒng)綜合.-10-_Toc312786600五系統(tǒng)模擬圖.-10-1.原系統(tǒng)模擬圖.-11-2.校正后的系統(tǒng)模擬圖.-12-六.總結(jié)體會(結(jié)論).-12-2-1、設(shè)計體會及心得.-12-2、參考文獻.-13-1-位置隨動系統(tǒng)的分析與設(shè)計一.位置隨動系統(tǒng)原理.1位置隨動系統(tǒng)原理框圖BSTBSR相敏電流功率放大SM負(fù)載TG減速器12Kuaun圖1.1位置隨動系統(tǒng)原理框圖工作原理：用一對電位器作為位置檢測元件，并形成比較電路。兩個電位器分別將系統(tǒng)的輸入和輸出位置信號轉(zhuǎn)換成于志成比例的電壓信號，并作出比較。當(dāng)發(fā)送電位器的轉(zhuǎn)角1和接受電位器的轉(zhuǎn)角2相等時，對應(yīng)的電壓亦相等。因而電動機處于靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)是發(fā)送電位器的轉(zhuǎn)角按逆時針方向增加一個角度，而接受電位器沒有同時旋轉(zhuǎn)這樣一個角度，則兩者之間將產(chǎn)生角度偏差。相應(yīng)地，產(chǎn)生一個偏差電壓，經(jīng)放大器放大后得到u，供給直流電動機，使其帶動負(fù)載和接受電位器的動筆一起旋轉(zhuǎn)，直