位置X隨動控制系統(tǒng)的校正設計2.

1、位置隨動控制系統(tǒng)校正設計第一章位置隨動控制系統(tǒng)與系統(tǒng)校正簡述1.1位置（隨動系統(tǒng)）伺服控制系統(tǒng)簡述位置隨動系統(tǒng)又稱伺服系統(tǒng)，主要用于解決位置跟隨的控制問題，其根本任務就 是通過執(zhí)行機構實現(xiàn)被控量（輸出位置）對給定量（指令位置）的及時和準確跟蹤，并 要具有足夠的控制精度位置伺服系統(tǒng)應用很廣，例如數(shù)控機床中的餓兩個進給軸（y軸和z軸）的驅(qū)動，機器人的 關節(jié)驅(qū)動；x-y記錄儀中筆的平面位置控制；攝、 錄像機的磁鼓驅(qū)動系統(tǒng)；至于低速控制或?qū)?瞬時轉速有要求時，也必須采用位置 伺服控制，顯然，步進電動機跟適合應用于位置控制，但是在高頻響。高精度和 低噪聲三方面，直流電動機更具有明顯的優(yōu)越性，并且在位置伺

2、服系統(tǒng)中，對驅(qū) 動電動機最主要的要求，是良好的調(diào)速性能和起、制動性能，直流電動機容易滿 足這一要求，能方便地、經(jīng)濟地在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速，所以在工業(yè)自動化裝置 中，直流位置伺服系統(tǒng)占相當?shù)奈恢谩?.2線性系統(tǒng)的校正設計所謂控制系統(tǒng)的校正或綜合是在已選定系統(tǒng)不可變部分的基礎上，加入一些裝置（稱校正裝置），使系統(tǒng)滿足要求的各項性能指標。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頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計第二章位置隨動系統(tǒng)2.1位置隨動控制系統(tǒng)的電路圖圖2-1位置控制系統(tǒng)原理圖2.2位置隨動控制系統(tǒng)的結構圖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頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計Md(s)=KmIa(s)d20m(t)d0(t)J+Bm=MdML(t)dtdt圖2-2位置控制系統(tǒng)結構圖2.3位置隨動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)0e(t)=*r(tc(t)必($)-護+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等效結構圖與對應的傳遞函數(shù)圖2-3系統(tǒng)等效結構圖 開環(huán)傳遞函數(shù)：G(s)=G1(s)G2(s)G3(s) 1+Gc(s)第3頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計第三章校正裝置設計由實際的測定得：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)未校正開環(huán)傳遞函數(shù)對數(shù)幅頻特性曲線為L03.2期望對數(shù)

5、幅頻特性將時域指標轉換為頻域指標：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，其對應的曲線為L/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)特性簡單化，故可取G2(s)Gc(s)=20s(s+1)(s

6、 10+1)(s100+1)第5頁。位置隨動控制系統(tǒng)校正設計小閉環(huán)的穩(wěn)定性驗證在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源校正網(wǎng)絡其電路圖如下:傳遞函數(shù)：G(s)=T2sT11s+T1=(R1+R2)CT2=R2C對數(shù)幅

7、頻漸進特性曲線為:LGJ有此可確定所確定的反饋系統(tǒng)滿足要求3.5位置隨動系統(tǒng)波特圖:圖3-1對數(shù)幅頻特性曲線3.4驗算指標由于滿足近似條件，可以直接使用期望特性驗算: 第6頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計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頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計結論校正系統(tǒng)設計的目的就是將夠成系統(tǒng)控制器的

8、各元件與被控對象適當結合起來， 使之滿足表征控制精度，阻尼程度和響應速度的性能指標要求。本次設計中，當 被控對象給定后，按照被控對象的工作條件，被控信號應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)測量精度、抗 擾能力、被測信號的物理性質(zhì)、測量過程中的慣性及非線性度等因素，選擇合適 的測量變送元件。如果通過調(diào)整放大器增益后仍然不能全面滿足設計要求的性能 指標，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 面滿足設計要求。第8頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計體會通過本次設計，補充了實際學習中的實踐性的不足，將書本中的理論知識落實在 實踐中。增強了實踐動手能力，通過對現(xiàn)實生活中各種實際控制系統(tǒng)的觀察、模 擬分析來確定其工作原理， 將所學的知識具體形象化。 對所掌握的知識有進一步 的了解和掌握，通過不斷的實踐發(fā)現(xiàn)學習中的不足，發(fā)現(xiàn)問題并能及時的解決問 題這是我們學習的真正目的。在以后的學習生活中應大膽的參與實踐活動，在實 踐中去領悟所掌握的知識積累實踐經(jīng)驗，發(fā)展自我。第9頁位置隨動控制系統(tǒng)校正設計參考文獻1李友善編著自動控制原理北京：國防工業(yè)出版社，19812梅曉榕主編.自動控制元