位置随动系统超前校正设计

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1、武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书学号：08课程设计题目位置随动系统超前校正设计学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1006班姓名程哲指导教师谭思云2013年01月20日18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：程哲专业班级：电气1006指导教师：谭思云工作单位：自动化学院题目:位置随动系统超前校正设计初始条件：图示为一位置随动系统，测速发电机TG与伺服电机SM共轴，右边的电位器与负载共轴。放大器增益为Ka=40，电桥增益,测速电机增益，Ra=6Ω，La=12mH，J=0.006kg.m2,Ce=Cm=0.3,f=0.2,i=0.1。其中，J为折算到

2、电机轴上的转动惯量，f为折算到电机轴上的粘性摩擦系数，i为减速比。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）1、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；2、求出系统的截止频率、相角裕度和幅值裕度，并设计超前校正装置，使得系统的相角裕度增加10度；3、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；4、对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析计算的过程，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：1、课程设计任务书的布置，讲解

3、（半天）2、根据任务书的要求进行设计构思。（半天）3、熟悉MATLAB中的相关工具（一天）4、系统设计与仿真分析。（三天）18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书1、撰写说明书。（二天）2、课程设计答辩（半天）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书目录摘要51位置随动系统原理61.1位置随动系统原理框图61.2位置随动系统性能分析6１.3电路分解分析71.3.1自整角机71.3.2功率放大器71.3.3电枢控制直流电动机81.3.4直流测速电动机81.3.5减速器81.4各部分元件传递函数91.5位置随动系统的结构框图信号流图9

4、1.6相关函数101.7对系统进行Matlab仿真101.7.1Matlab的使用方法101.7.2未校正前系统建模分析112加入校正函数后的系统122.1目的及原理122.2超前网络的传递函数计算步骤132.3对校正后的系统进行Matlab仿真143对校正前后装置进行验证15小结16参考文献1718武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书摘要自动控制系统原理理论性强，现实模型在实验室较难建立，利用较先进的MATLAB软件中的SIMULINK仿真工具来实现对自动控制系统建模、分析与设计、仿真的方法。它能够直观、快速地分析系统的动态性能、和稳态性能。并且能够灵活的改变系统的结构和参数，通过快速

5、、直观的仿真达到系统的优化设计。随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的。控制技术的发展，使随动系统得到了广泛的应用。在控制系统的分析和设计中，首先要建立系统的数学模型。控制系统的数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。在自动控制理论中，数学模型有多种形式。时域中常用的数学模型有微分方程、差分方程和状态方程；复数域中有传递函数、结构图；频域中有频率特性等。本次课程设计研究的是位置随动系统的超前校正，并对其进行分析。关键字：自动控制matlab位置随动超前校正18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书位置随动系统超前校

6、正设计1位置随动系统原理1.1位置随动系统原理框图图1位置随动系统原理框图工作原理：用一对电位器作为位置检测元件，并形成比较电路。两个电位器分别将系统的输入和输出位置信号转换成于志成比例的电压信号，并作出比较。当发送电位器的转角和接受电位器的转角相等时，对应的电压亦相等。因而电动机处于静止状态。假设是发送电位器的转角按逆时针方向增加一个角度，而接受电位器没有同时旋转这样一个角度，则两者之间将产生角度偏差。相应地，产生一个偏差电压，经放大器放大后得到u，供给直流电动机，使其带动负载和接受电位器的动笔一起旋转，直到两角度相等为止，即完成反馈。1.2位置随动系统性能分析1、系统稳态性能分析系统的开环

7、传递函数G(s)，此系统对位置阶跃信号(相当给出一个恒定的位移指令)，将是无静差的传递函数；对数控机床，通常是一个确定位移指令，所以可实现无静差精确定位。对火炮跟踪系统；显然Ⅰ型系统是不够的，至少要Ⅱ型系统。若要求动态和稳态误差更小，在随动系统中，常增设顺馈补偿环节。18武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书2、系统稳定性分析　　若要求γ增加10°，则可适当降低Ｋ1(即减小R2)，再增大T