位置随动系统的滞后校正设计.docVIP

学 号： 课 程 设 计 题 目 位置随动系统的滞后校正设计 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2112 年 12 月 20 日 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目：位置随动系统的滞后校正设计 初始条件： 图示为一位置随动系统，放大器增益为Ka=40，电桥增益,测速电机增益V.s，Ra=7.5Ω，La=14.25mH，J=0.0062kg.m2，Ce=Cm=0.42N.m/A,f=0.18N.m.s,减速比i=0.1。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 求出系统各部分传递函数，画出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递函数。 求出开环系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度，并设计滞后校正装置，使得系统的相角裕度增加10度。 用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，比较其时域响应曲线有何区别，并说明原因。 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须进行原理分析，写清楚分析计算的过程及其比较分析的结果，并包含Matlab源程序或Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。 时间安排： 任务 时间（天） 指导老师下达任务书，审题、查阅相关资料 2 分析、计算 2 编写程序 1 撰写报告 2 论文答辩 1 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 引 言 随动控制系统又名伺服控制系统。其参考输入是变化规律未知的任意时间函数。随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍其特点是输入为未知。 本次课程设计研究的是一类位置随动系统的校正，通过设计滞后校正装置，增加系统的相角裕度，提高系统的稳定程度，并分析比较校正前后系统相应时域曲线的区别，借以加强对课本知识的巩固和提高。 目 录 1位置随动系统原理 1 1.1位置随动系统原理图 1 1.2 系统各部分传递函数 2 1.2.1桥式电路 2 1.2.2 放大器 3 1.2.3 测速电机TG 3 1.2.4 伺服电机SM 4 1.2.5 减速器 5 2 系统结构整体分析 6 2.1 系统结构图 6 2.2 信号流图 6 2.3 系统传递函数 7 3开环系统频域特性求解 7 4加入校正装置后的系统分析 8 4.1 校正目的 8 4.2滞后网络进行串联校正的基本原理 8 4.3 滞后校正网络的传递函数 9 4.4 对校正后的系统进行Matlab仿真 9 4.5对校正前后装置进行比较 10 5总结体会 14 参考文献 15 位置随动系统的滞后校正设计 1位置随动系统原理 1.1位置随动系统原理图 图1-1位置随动系统原理图 理想化后，我们认为该系统由取信号模块，信号处理模块，信号输出模块和信号反馈模块构成。取信号模块由测量元件和电路构成，信号处理模块由放大器构成，信号输出模块由驱动伺服电机SM的电路以及减速器构成，信号反馈模块由负载通过传动机构构成。 系统的工作原理为：系统的初始状态处于某一平衡状态，即输入角位移与输出相等，两个环形电位器构成的桥式电路处于平衡状态，桥式电路输出电压,电动机不动，系统处在平衡状态。若输入角位移发生变化时，假设为增大，由于惯性，负载角位移并没有立即跟随输入角位移的改变而改变，因而桥式电路输出电压因电势差而为正，桥式电路输出电压通过放大器增大到用来驱动伺服电机SM转动，进而通过减速器带动负载正转。负载正转带通传动机构增大输出角并使其与相等，如此电桥输出电压再归为零，电机停止转动，系统处于新的平衡状态；反之，若输入角位移减小时，桥式电路则为负，如此经过放大驱动电机SM以相反的方向转动，进而使负载带动传动机构减小直至=。如此可以实现输出角始终与输出角保持相等。此外，电机SM的转速又可以通过测速电机的输出经反馈环节反馈到处，并与之比较。 通过对以上分析可得该物理模型的原理框图，其方框图如下所示： 图1-2 原理框图 1.2 系统各部分传递函数 将整个位置随动控制系统分开成以上所说的模块来分析，单独求解每个模块中的传递函数，其中包括桥式电路，放大器，伺服电机SM，测速电机TG这些该系统模型中典型环节的传递函数。 1.2.1桥式电路 针对该系统模型，可以得到其桥式电路部分的