位置随动系统的超前校正.docVIP

题 目: 一类位置随动系统的滞后校正 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； 求出开环系统的截至频率、相角裕度和幅值裕度 设计PD控制装置，使得系统的阻尼比为0.7 说明能否用滞后校正改善系统的稳定性 用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，比较其时域相应曲线有何区别，并说明原因。 时间安排 任务 时间（天） 审题、查阅相关资料 1 分析、计算 1.5 编写程序 1 撰写报告 1 论文答辩 0.5 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 位置随动系统的超前校正 1 位置随动系统原理 1.1位置随动系统原理框图 图1-1位置随动系统原理框图 工作原理：该系统为一自整角机位置随动系统，用一对自整角机作为位置检测元件，并形成比较电路。发送自整角机的转自与给定轴相连；接收自整角机的转子与负载轴（从动轴）相连。若发送自整角机的转子离开平衡位置转过一个角度，则在接收自整角机转子的单相绕组上将感应出一个偏差电压，它是一个振幅为、频率与发送自整角机激励频率相同的交流调制电压，即在一定范围内，正比于，即，所以可得这就是随动系统中接收自整角机所产生的偏差电压的表达式，它是一个振幅随偏差的改变而变化的交流电压。因此，经过交流放大器放大，放大后的交流信号作用在两相伺服电动机两端。电动机带动负载和接收自整角机的转子旋转，实现，以达到跟随的目的。为了使电动机转速恒定、平稳，引入了测速负反馈。 系统的被控对象是负载轴，被控量是负载轴转角，电动机施执行机构，功率放大器起信号放大作用，调制器负责将交流电调制为直流电供给直流测速发电机工作电压，测速发电机是检测反馈元件。 1.2 部分电路图 (1) 自整角机：作为常用的位置检测装置，将角位移或者直线位移转换成模拟电压信号的幅值或相位。自整角机作为角位移传感器，在位置随动系统中是成对使用的。与指令轴相连的是发送机，与系统输出轴相连的是接收机。 u=kτ(θr-θc)= kτΔθ 在零初始条件下，拉式变换为 us=kτΔθs θr kτ u θc 图1-2 自整角机结构图 (2) 功率放大器： ua(t)=ka[u(t)-ut(t)] 在零初始条件下，拉式变换为ua(s)=ka[u(s)-ut(s)] u ka ua ut 图1-3 放大器结构图 （3）电枢控制直流电动机： Tmd2θm(t)/dt2+ dθm(t)/dt=kmua(s) 零初始条件下，拉式变换为 (Tms2+s)θm(s)=kmua(s) ua km/s(Tms+1) θm 图1-4 电枢控制直流电动机结构图 （4）直流测速电动机： ut(t)=ktdθm(t)/dt 在零初始条件下，拉式变换为ut(s)=ktsθm(s) θm kts ut 图1-5 直流测速电动机结构图 （5）减速器： θc(t)=iθm(t) 在零初始条件下，拉式变换为θc(s)=iθm(s) θm i θc 图1-6 减速器结构图 1.3各部分元件传递函数 （1）电桥G1（s）=us(s)/Δθs(s)=kτ （2）放大器G2（s）= ua(s)/ u(s)=ka （3）测速机G3（s）= ut(s)/θm(s)=kts （4）电机G4（s）=θm(s)/ ua(s)=km/s(Tms+1) 其中Tm=RaJm/(Rafm+CmCe)=0.023是电动机机电时间常数； Km=C