位置X隨動(dòng)控制系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)2.

1、位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)第一章位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)與系統(tǒng)校正簡(jiǎn)述1.1位置（隨動(dòng)系統(tǒng)）伺服控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述位置隨動(dòng)系統(tǒng)又稱(chēng)伺服系統(tǒng)，主要用于解決位置跟隨的控制問(wèn)題，其根本任務(wù)就 是通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)被控量（輸出位置）對(duì)給定量（指令位置）的及時(shí)和準(zhǔn)確跟蹤，并 要具有足夠的控制精度位置伺服系統(tǒng)應(yīng)用很廣，例如數(shù)控機(jī)床中的餓兩個(gè)進(jìn)給軸（y軸和z軸）的驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人的 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)；x-y記錄儀中筆的平面位置控制；攝、 錄像機(jī)的磁鼓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；至于低速控制或?qū)?瞬時(shí)轉(zhuǎn)速有要求時(shí)，也必須采用位置 伺服控制，顯然，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)跟適合應(yīng)用于位置控制，但是在高頻響。高精度和 低噪聲三方面，直流電動(dòng)機(jī)更具有明顯的優(yōu)越性，并且在位置伺

2、服系統(tǒng)中，對(duì)驅(qū) 動(dòng)電動(dòng)機(jī)最主要的要求，是良好的調(diào)速性能和起、制動(dòng)性能，直流電動(dòng)機(jī)容易滿 足這一要求，能方便地、經(jīng)濟(jì)地在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速，所以在工業(yè)自動(dòng)化裝置 中，直流位置伺服系統(tǒng)占相當(dāng)?shù)奈恢谩?.2線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)所謂控制系統(tǒng)的校正或綜合是在已選定系統(tǒng)不可變部分的基礎(chǔ)上，加入一些裝置（稱(chēng)校正裝置），使系統(tǒng)滿足要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)。校正裝置可以串聯(lián)在前向通 道之中，形成串聯(lián)校正，也可接在系統(tǒng)的局部反饋通道之中，形成并聯(lián)校正或反 饋校正。第1頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)第二章位置隨動(dòng)系統(tǒng)2.1位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)的電路圖圖2-1位置控制系統(tǒng)原理圖2.2位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖Us(t)=ks0e(t)

3、Us(s)=KsQe(s)Ua(t)=kaus(t)Ua(s)=KaUs(s)Ladla(t)+La(t)Ra=Ua(t)-Eb(t)dtMd(t)=Kmla(t)第2頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)Md(s)=KmIa(s)d20m(t)d0(t)J+Bm=MdML(t)dtdt圖2-2位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)0e(t)=*r(tc(t)必($)-護(hù)+BsEb(t)=ked0m(t)dt0c(t)=0m(t)1i十 Jd3G(t)d2G(t)dG(t)JLa+(Laf+RaJ)+(Raf+CmKb)=KsKaCm/idtdtdt Gs=KsKACm/is(Las+Ra)(

4、Js+f)+CmKb2.4等效結(jié)構(gòu)圖與對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)圖2-3系統(tǒng)等效結(jié)構(gòu)圖 開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)=G1(s)G2(s)G3(s) 1+Gc(s)第3頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)第三章校正裝置設(shè)計(jì)由實(shí)際的測(cè)定得：G1(s)=K1=200G2(s)=10(0.01s+1)(0.1s+1)G0.13(S)=S未校正系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G10(S)=G1(s)G2(s)G3(S)=Ks(0.1s+1)(0.01s+1)3.1靜態(tài)誤差系數(shù)的確定Kv=lims f 0sG0(S)=K1200取K仁200G0(S)=200s(0.1s+1)(0.01s+1)未校正開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線為L(zhǎng)03.2期望對(duì)數(shù)

5、幅頻特性將時(shí)域指標(biāo)轉(zhuǎn)換為頻域指標(biāo)：其中S=0.16+0.4(Mr-1) 0.2取S=0.2則M1r=1.1=s inrY=arcsi n仁65.380MrK0=2+1.5(Mr-1)+2.5(Mr- 1)2=2.175 tKOns=w3/4范圍內(nèi)，取L與L0一致。據(jù)此得出對(duì)數(shù)幅頻特性：G200(s+1)(s)= s(s 0.05+1)(s100+1)(s200+1)由此做出的波特圖，其對(duì)應(yīng)的曲線為L(zhǎng)/oG2(s)Gc(s)特性(sG)=G(s)+1)(s+1)(s+1)2(s)Gc(sG(s)=(s+1)(s10+1)為能使Gc(s)特性簡(jiǎn)單化，故可取G2(s)Gc(s)=20s(s+1)(s

6、 10+1)(s100+1)第5頁(yè)。位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)小閉環(huán)的穩(wěn)定性驗(yàn)證在3 4=20(處，G2(s)Gc(s)的相角裕度arctg=29.70 10100所以小閉環(huán)穩(wěn)定。小閉環(huán)在3丫(34)=1800+9 00ctg200-arctg200200-c=5時(shí)的幅值:L2c=20lg10.05=26.2dB可以看出滿足丨G2(j3c)Gc(j3 b)l的要求。3.3反饋系統(tǒng)校正裝置的傳遞函數(shù)Gc(s) G(s)G2(s)2s c(s)=GcG(s)=s+12由此傳遞函數(shù)可以確定校正裝置屬于無(wú)源校正網(wǎng)絡(luò)其電路圖如下:傳遞函數(shù)：G(s)=T2sT11s+T1=(R1+R2)CT2=R2C對(duì)數(shù)幅

7、頻漸進(jìn)特性曲線為:LGJ有此可確定所確定的反饋系統(tǒng)滿足要求3.5位置隨動(dòng)系統(tǒng)波特圖:圖3-1對(duì)數(shù)幅頻特性曲線3.4驗(yàn)算指標(biāo)由于滿足近似條件，可以直接使用期望特性驗(yàn)算: 第6頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)Kv=200, 3c=53.4165丫=1800irctg=74.97065.380S=0.16+0.4(Mk1)=17.42%20%K=2+1.5(Mr1)+2.5(Mr1)2=2.064ts=Kn2.064n=1.32 5-950+arctg5-arctg-arctg 0.05100200l/TI圖3-2系統(tǒng)校正前后波特圖第7頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)結(jié)論校正系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的就是將夠成系統(tǒng)控制器的

8、各元件與被控對(duì)象適當(dāng)結(jié)合起來(lái)， 使之滿足表征控制精度，阻尼程度和響應(yīng)速度的性能指標(biāo)要求。本次設(shè)計(jì)中，當(dāng) 被控對(duì)象給定后，按照被控對(duì)象的工作條件，被控信號(hào)應(yīng)具有的最大速度和加速 度要求等，可以初步選定執(zhí)行元件的型式、特征和參數(shù)。然后根據(jù)測(cè)量精度、抗 擾能力、被測(cè)信號(hào)的物理性質(zhì)、測(cè)量過(guò)程中的慣性及非線性度等因素，選擇合適 的測(cè)量變送元件。如果通過(guò)調(diào)整放大器增益后仍然不能全面滿足設(shè)計(jì)要求的性能 指標(biāo)，就需要在系統(tǒng)中增加一些參數(shù)及特性可按需要改變的校正，使系統(tǒng)性能全 面滿足設(shè)計(jì)要求。第8頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，補(bǔ)充了實(shí)際學(xué)習(xí)中的實(shí)踐性的不足，將書(shū)本中的理論知識(shí)落實(shí)在 實(shí)踐中。增強(qiáng)了實(shí)踐動(dòng)手能力，通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中各種實(shí)際控制系統(tǒng)的觀察、模 擬分析來(lái)確定其工作原理， 將所學(xué)的知識(shí)具體形象化。 對(duì)所掌握的知識(shí)有進(jìn)一步 的了解和掌握，通過(guò)不斷的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的不足，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并能及時(shí)的解決問(wèn) 題這是我們學(xué)習(xí)的真正目的。在以后的學(xué)習(xí)生活中應(yīng)大膽的參與實(shí)踐活動(dòng)，在實(shí) 踐中去領(lǐng)悟所掌握的知識(shí)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展自我。第9頁(yè)位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1李友善編著自動(dòng)控制原理北京：國(guó)防工業(yè)出版社，19812梅曉榕主編.自動(dòng)控制元