小功率隨動系統(tǒng)實驗學習教案

1、會計學1小功率隨動系統(tǒng)小功率隨動系統(tǒng)(xtng)實驗實驗第一頁，共84頁。2第2頁/共84頁第二頁，共84頁。 儀表工業(yè)中各種( zhn)記錄儀的筆架控制，如溫度記錄儀、計算機外部設備中的X Y記錄儀，各種( zhn)繪圖機以及計算機磁盤驅動器的磁頭定位控制。X-Y函數記錄儀是一種最常用的通用筆式記錄儀。其x、y軸各由一套獨立的隨動系統(tǒng)驅動，使記錄筆能在記錄紙上精確(jngqu)記錄函數曲線。3第3頁/共84頁第三頁，共84頁。4第4頁/共84頁第四頁，共84頁。 主要包括：檢測裝置、信號轉換電路、放大裝置、補償裝置、執(zhí)行機構、電源裝置和被控對象等部分。1)檢測裝置用來檢測輸入信號和系統(tǒng)輸出(

2、shch)；2)放大裝置將控制信號進行功率放大；3)執(zhí)行部件主要實現機電轉換，將電信號轉換成機械位移；4)信號轉換線路和補償裝置實現各部件信號之間有效匹配，使系統(tǒng)具有良好的工作品質。5)此外，各部分都離不開相應的能源設備、保護裝置、控制設備和其他輔助設備。5第5頁/共84頁第五頁，共84頁。電位器式的小功率(gngl)位置隨動伺服系統(tǒng)的原理圖（1）位置檢測器 （2）電壓(diny)比較放大器 （3）電力電子變換器 （4）伺服電機（5）減速器與負載6第6頁/共84頁第六頁，共84頁。7第7頁/共84頁第七頁，共84頁。8第8頁/共84頁第八頁，共84頁。9第9頁/共84頁第九頁，共84頁。10第

3、10頁/共84頁第十頁，共84頁。11第11頁/共84頁第十一頁，共84頁。12第12頁/共84頁第十二頁，共84頁。13第13頁/共84頁第十三頁，共84頁。數數字字式式 模模擬擬式式 增增量量式式 絕絕對對式式 增增量量式式 絕絕對對式式 回回轉轉式式 脈脈沖沖編編碼碼盤盤 圓光柵 絕對式脈沖編碼盤 旋旋轉轉變變壓壓器器 圓感應同步器 圓磁尺 三速圓感應同步器 直直線線式式 直直線線光光柵柵 激光干涉儀 多通道透射光柵 直直線線感感應應同同步步器器 磁尺 三速感應同步器 絕對磁尺 具體應用時，需要根據(gnj)控制精度的要求，安裝位置和形式，輸出信號的要求，選擇適合的檢測裝置14第14頁/

4、共84頁第十四頁，共84頁。15152022-6-23脈沖(michng)編碼器旋轉(xunzhun)變壓器直線(zhxin)光柵感應同步器15第15頁/共84頁第十五頁，共84頁。16第16頁/共84頁第十六頁，共84頁。171717172022-6-23實驗目的實驗目的: :1 1熟悉隨動系統(tǒng)的組成熟悉隨動系統(tǒng)的組成原理及各部分的傳遞函數；原理及各部分的傳遞函數；4 4通過輸入斜坡通過輸入斜坡(xip)(xip)信號，觀察隨動系統(tǒng)的跟信號，觀察隨動系統(tǒng)的跟蹤性能蹤性能. .17第17頁/共84頁第十七頁，共84頁。181818182022-6-23（1） 直流小功率直流小功率(gngl)隨

5、動系統(tǒng)控隨動系統(tǒng)控制器制器實驗實驗(shyn)(shyn)設備設備組成組成: :18第18頁/共84頁第十八頁，共84頁。19192022-6-23（2）機電(jdin)部分：電機機組（永磁直流力矩電機+測速發(fā)電機），旋轉變壓器，旋轉電位器，負載轉盤19第19頁/共84頁第十九頁，共84頁。202020202022-6-23實驗(shyn)裝置控制原理前置前置放大器放大器串聯(lián)串聯(lián)校正校正功率功率放大器放大器執(zhí)行執(zhí)行電機電機反饋反饋校正校正（速度反饋（速度反饋）解調解調濾波器濾波器交流交流放大器放大器旋轉旋轉變壓器變壓器（位置反饋）（位置反饋） Usr-Usc-Uf采用閉環(huán)負反饋控制的結構，在輸

6、入(shr)端比較給定量和反饋量，再使用誤差控制方式進行控制。20第20頁/共84頁第二十頁，共84頁。2121若不斷改變給定信號(xnho)，則電機隨之做相應的轉動。21212022-6-2321第21頁/共84頁第二十一頁，共84頁。22222222前置前置(qin zh)放大器放大器串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)校正環(huán)節(jié)校正環(huán)節(jié)功率功率(gngl)放大器放大器直流力矩電機直流力矩電機旋轉變壓器旋轉變壓器交流放大器交流放大器解調器解調器濾波器濾波器射極輸出器射極輸出器2射極輸出器射極輸出器1基準電路基準電路并聯(lián)校正環(huán)節(jié)并聯(lián)校正環(huán)節(jié)測速發(fā)電機測速發(fā)電機輸入信號輸入信號主反饋信號主反饋信號電路原理

7、圖電流反饋電流反饋22第22頁/共84頁第二十二頁，共84頁。2323輸入信號(xnho)產生電路施密特觸發(fā)器（輸入施密特觸發(fā)器（輸入(shr)三角波，輸出方波）三角波，輸出方波）密勒積分器（輸入方波，輸出密勒積分器（輸入方波，輸出(shch)三角波）三角波）射極輸出器射極輸出器射極輸出器射極輸出器調節(jié)三角波調節(jié)三角波方波頻率方波頻率（Wv）調節(jié)三角波幅值調節(jié)三角波幅值調節(jié)方波幅值調節(jié)方波幅值調節(jié)常值大小調節(jié)常值大小Wc23第23頁/共84頁第二十三頁，共84頁。242424第24頁/共84頁第二十四頁，共84頁。2525R11R10RkUtp1Utp2-Utp925第25頁/共84頁第二十五

8、頁，共84頁。262626262022-6-23有源串聯(lián)(chunlin)校正 11)(TsssGc)65(46454()43(34333(CCRTCRTCRTCCRCRCR或或或或26第26頁/共84頁第二十六頁，共84頁。27271) 1()(TssKsGccTT27第27頁/共84頁第二十七頁，共84頁。282828第28頁/共84頁第二十八頁，共84頁。2929器，同時與旋轉變壓器同軸連接，并帶動其轉動，使得旋轉變壓器原邊和副邊產生角度差( )( )(1)MMKsU ss T s29第29頁/共84頁第二十九頁，共84頁。303030第30頁/共84頁第三十頁，共84頁。3131202

9、2-6-23工作原理：1）需要輸入繞組通入1KHZ的交流電壓作為激磁電壓；2）若轉子(zhun z)轉動，則輸入與輸出繞組之間出現角度，輸出繞組則輸出1KHZ的交流電壓，幅值隨著轉角變化，例如： xxKU )sin(xU31第31頁/共84頁第三十一頁，共84頁。3232函數函數(hnsh)(hnsh)發(fā)生器產生發(fā)生器產生1Khz1Khz正弦波信正弦波信號號倒相放大倒相放大(fngd)后分成兩路輸后分成兩路輸出出射極輸出器射極輸出器加到基準電路的加到基準電路的1KHz信號信號功率放大器功率放大器勵磁電壓勵磁電壓,幅值幅值12.2v,頻率頻率1KHZ正弦信號正弦信號32第32頁/共84頁第三十二

10、頁，共84頁。33332022-6-2333第33頁/共84頁第三十三頁，共84頁。3434xxKU 34第34頁/共84頁第三十四頁，共84頁。353535第35頁/共84頁第三十五頁，共84頁。36361STKLL36第36頁/共84頁第三十六頁，共84頁。3737 (a)輸入信號(xnho)與基準信號(xnho)同相(b)輸入信號(xnho)與基準信號(xnho)反相3）當輸入信號與基準信號同相時，輸出為正極性的信號，反之，則輸出負）當輸入信號與基準信號同相時，輸出為正極性的信號，反之，則輸出負極性的信號，輸出信號大小取決于輸入信號的幅值；極性的信號，輸出信號大小取決于輸入信號的幅值；4

11、）信號再通過濾波器，濾波器為低通濾波器，可將高頻）信號再通過濾波器，濾波器為低通濾波器，可將高頻(o pn)噪聲濾噪聲濾掉，同時作為反相器，輸出系統(tǒng)的反饋信號掉，同時作為反相器，輸出系統(tǒng)的反饋信號 。37第37頁/共84頁第三十七頁，共84頁。3838Kx-NoImage srUsc)1(STSKMM2K1K3K1STKLL115433SCRSCR代入傳遞函數的隨動閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)Kx38第38頁/共84頁第三十八頁，共84頁。39393939射極輸出射極輸出(shch)器器角位置角位置(wi zhi)輸入輸入反饋反饋(fnku)校校正環(huán)節(jié)正環(huán)節(jié)測速發(fā)電機測速發(fā)電機電流反饋電流反饋旋轉式電

12、位器旋轉式電位器射極輸出器射極輸出器39第39頁/共84頁第三十九頁，共84頁。40第40頁/共84頁第四十頁，共84頁。414141412022-6-2341第41頁/共84頁第四十一頁，共84頁。4242 未加校正(jiozhng)系統(tǒng)方塊圖2.1 測試系統(tǒng)(xtng)每個環(huán)節(jié)的參數和確定開環(huán)放大倍數Kx-Usr42第42頁/共84頁第四十二頁，共84頁。43432022-6-233 .57/UKx43第43頁/共84頁第四十三頁，共84頁。444444442022-6-23輸入輸入(shr)信信號為號為0電源開關電源開關設置設置(shzh)“開環(huán)開環(huán)”設置設置“外接外接”輸入輸入(shr

13、)信號信號實驗箱設置第44頁/共84頁第四十四頁，共84頁。454545452022-6-231.找到旋變的實找到旋變的實際零點，其對應際零點，其對應的電壓最?。坏碾妷鹤钚?；2.在實際零點上，在實際零點上，輸入輸入(shr)10、2090度的轉角度的轉角調零及給定(i dn)輸入轉角45第45頁/共84頁第四十五頁，共84頁。464646462022-6-23使用萬用表交流電壓檔位，測量TP5端電壓值，即輸入轉角對應(duyng)的輸出電壓值測量輸出(shch)電壓46第46頁/共84頁第四十六頁，共84頁。47472022-6-23順時針順時針001002003004005006007008

14、00900U+逆時針逆時針00-100-200-300-400-500-600-700-800-900U- 計算計算(j sun)Kx ()/2/57.3xUUK繪制電壓與轉角(zhunjio)的關系曲線 數據處理UU47第47頁/共84頁第四十七頁，共84頁。484848482022-6-23以實際零點為起始以實際零點為起始(q sh)，順時針，順時針輸入輸入20度轉角度轉角給定(i dn)輸入轉角（2）交流(jioli)放大器K3測試 實驗箱設置同（1）48第48頁/共84頁第四十八頁，共84頁。494949492022-6-23測量測量(cling)TP5端電壓值（交流檔）端電壓值（交流

15、檔）測量(cling)電壓測量測量(cling)TP6端電壓值（交流檔）端電壓值（交流檔）49第49頁/共84頁第四十九頁，共84頁。50502022-6-2350第50頁/共84頁第五十頁，共84頁。51515151輸入(shr)轉角同（2）（3）解調(ji dio)濾波器的系數KL測試 實驗(shyn)箱設置同（1）測量測量TP9端電壓值（直流檔）端電壓值（直流檔）測量電壓51第51頁/共84頁第五十一頁，共84頁。52522022-6-2352第52頁/共84頁第五十二頁，共84頁。53532022-6-23dMUnK53第53頁/共84頁第五十三頁，共84頁。54542022-6-23

16、輸入信輸入信號號(xnho)為常值為常值電壓電壓設置設置(shzh)“開開環(huán)環(huán)”設置設置“常值常值”輸入輸入(shr)信號信號實驗箱設置常值電常值電壓調節(jié)壓調節(jié)電位器電位器第54頁/共84頁第五十四頁，共84頁。55555555 測試TP9波形(b xn)的周期設置(shzh)Ud電壓5、10、15-5、-10、-1555第55頁/共84頁第五十五頁，共84頁。 數據處理 計算(j sun)KM 56562022-6-23Ud15V10V15VUd2-5V-10V-15V周期T1（s）周期T1（s）頻率f2（Hz）頻率f2（Hz）轉速n1（rad/s）轉速n2（rad/s）12M/2K =dn

17、nU繪制力矩電機調節(jié)特性(txng)曲線 1dU1n2dU2n注：Ud1、Ud2都為TP3端電壓56第56頁/共84頁第五十六頁，共84頁。57572022-6-23設置設置(shzh)輸入信輸入信號號50mv設置設置(shzh)“開環(huán)開環(huán)”設置設置“常值常值”輸入輸入(shr)信號信號實驗箱設置常值電常值電壓調節(jié)壓調節(jié)電位器電位器（5）前置放大器的放大倍數K1RK逆時針轉到最大逆時針轉到最大第57頁/共84頁第五十七頁，共84頁。5858585858測量(cling)電壓測量測量(cling)TP2端電壓值（端電壓值（直流檔）直流檔）第58頁/共84頁第五十八頁，共84頁。59592022-

18、6-2359第59頁/共84頁第五十九頁，共84頁。60602022-6-23（6）功率(gngl)放大器的放大倍數K2測量測量(cling)TP3端電壓值（直流檔端電壓值（直流檔）測量(cling)電壓第60頁/共84頁第六十頁，共84頁。61612022-6-2361第61頁/共84頁第六十一頁，共84頁。62622022-6-2362213KKKKKKKMLXV( )(1)(1)vmLKG sS T sT s002.0,08.0LmTT第62頁/共84頁第六十二頁，共84頁。63632022-6-23cjHjG1)()()()(1800ccjHjG) 1002. 0)(108. 0()(

19、jjjKvjG63第63頁/共84頁第六十三頁，共84頁。646464642022-6-231 / TL1 / Tm12.5500-20-40-60ccjHjG1)()(64第64頁/共84頁第六十四頁，共84頁。6565Kx-NoImage srUsc)1(STSKMM2K1K3K1STKLL115433SCRSCR加串聯(lián)(chunlin)超前校正系統(tǒng)的原理結構圖Kx652.3 2.3 加有源串聯(lián)校正后系統(tǒng)加有源串聯(lián)校正后系統(tǒng)(xtng)(xtng)的的分析分析: :第65頁/共84頁第六十五頁，共84頁。666666662022-6-23校正(jiozhng)后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數：) 10

20、02397. 0)(1002. 0)(108. 0() 102397. 0()()(jjjjjKvjHjG畫出幅頻特性曲線(qxin):3345(1)( )( )(1)1)(1)VMLKR C SG s H sS T ST SR C S（對應(duyng)的開環(huán)頻率特性：66第66頁/共84頁第六十六頁，共84頁。676767672022-6-231 / Tm1 / TLABcc0422180()()arctan12ccG jH j) 1sin1(4 . 016. 0P) 1(5 . 2) 1(5 . 122rrcsMMt41.7435712.5417.4357500-20-4020-20-4

21、0-60串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)校校正環(huán)節(jié)正環(huán)節(jié)串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)校校正后正后串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)校校正前正前67第67頁/共84頁第六十七頁，共84頁。686868682022-6-2368第68頁/共84頁第六十八頁，共84頁。69692022-6-23tU(t)69第69頁/共84頁第六十九頁，共84頁。7070707070 設置(shzh)“閉環(huán)” 設置(shzh)“方波”實驗(shyn)箱設置3.1 不加任何校正第70頁/共84頁第七十頁，共84頁。71717171 測試(csh)TP9波形71測試(csh)位置第71頁/共84頁第七十一頁，共84頁。72722022-6-2372第72頁/共84頁第七十二頁，共84頁。7373737373 設置(shzh)“閉環(huán)” 設置(shzh)“方波”實驗(shyn)箱設置3.2 加