伯德图在随动系统的动态性能分析中的应用

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1、邢台学院物理系《自动控制理论》课程设计报告书设计题目：伯德图在随动系统的动态性能分析中的应用专业：自动化班级：学生姓名:学号:指导教师：2013年04月07日邢台学院物理系课程设计任务书专业：自动化班级：学生姓名学号课程名称电力拖动自动控制系统设计题目伯德图在随动系统的动态性能分析中的应用设计目的、主要内容（参数、方法）及要求加深对随动系统的理解和应用，掌握用伯德图分析问题的方法，将所学应用到实际中去，根据伯德图研究随动系统的动态性能。随动控制系统要求有好的跟随性能。位置随动系统是非常典型的随动系统。对位置随动系统有较细致的介绍，伯德图由MATLAB软件绘制，加

2、深了对MATLAB软件的应用工作量2周进度安排第3周到第4周3月11日到3月12日从《自动控制原理及其应用》查询相关资料，自己研究学习，不懂得地方查阅书籍，弄懂题目的内容和要求，明确自己的大体方向和思路3月13日到3月18日在网上查相关资料，着手开始设计自己的课程设计，参考前几届的设计，写上大体模板3月19日到3月24日详细自己的课程设计，进行文字编辑排版，整合编写，画图总结主要参考资料胡寿松.自动控制原理.科学出版社黄坚,自动控制原理及其应用,高等教育出版社谢红卫.现代控制系统.高等教育出版社黄忠霖.自动控制原理的MATLAB实现.国防工业出版社指导教师签字系

3、主任签字2013年04月07日摘要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，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。一般来说，随动控制系统要求有好的跟随性能。位置随动系统是非常典型的随动系统，是个位置闭环反馈系统，系统中具有位置给定，位置检测和位置反馈环节，这种系统的各种参数都是连续变化的模拟量，其位置检测可用电位器，自整角机，旋转

4、变压器，感应同步器等。位置随动系统中的给只给定量是经常变动的，是一个随即量,并要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应具有快速性，灵活性和准确性。本次课程设计以位置随动系统为例，伯德图在随动系统的动态性能分析中的应用关键词：随动系统相角裕度幅值裕度超调量调节时间目录1位置随动系统结构和工作原理1.1位置随动系统结构组成1.2位置随动系统工作原理2系统的分析与设计2.1位置随动系统方块图2.2系统数学模型的建立2.3系统参数选择3用伯德图分析系统性能4总结体会参考文献1位置随动系统的结构与工作原理1.1位置随动系统的结构组成位置随动系统的原理图如图1-1。该系统的

5、作用是使负载J(工作机械)的角位移随给定角度的变化而变化，即要求被控量复现控制量。系统的控制任务是使工作机械随指令机构同步转动即实现：Q(c)=Q(r)图1-1位置随动系统原理图Z1—电动机，Z2—减速器，J—工作机械系统系统主要由以下部件组成：系统中手柄是给定元件，手柄角位移Qr是给定值（参考输入量），工作机械是被控对象，工作机械的角位移Qc是被控量（系统输出量），电桥电路是测量和比较元件，它测量出系统输入量和系统输出量的跟踪偏差（Qr–Qc）并转换为电压信号Us，该信号经可控硅装置放大后驱动电动机，而电动机和减速器组成执行机构。1.2系统的工作原理控制系统的

6、任务是控制工作机械的角位移Qc跟踪输入手柄的角位移Qr。如图1-1，当工作机械的转角Qc与手柄的转角Qr一致时，两个环形电位器组成的桥式电路处于平衡状态。其输出电压Us=0，电动机不动，系统处于平衡状态。当手柄转角Qr发生变化时，若工作机械仍处于原来的位置不变，则电桥输出电压Us不等于0，此电压信号经放大后驱动电动机转动，并经减速器带动工作机械使角位移Qc向Qr变化的方向转动，并逐渐使Qr和Qc的偏差减小。当Qc=Qr时，电桥的输出电压为0，电机停转，系统达到新的平衡状态。当Qr任意变化时，控制系统均能保证Qc跟随Qr任意变化，从而实现角位移的跟踪目的。该系统的

7、特点：1、无论是由干扰造成的，还是由结构参数的变化引起的，只要被控量出现偏差，系统则自动纠偏。精度高。2、结构简单，稳定性较高，实现较容易。2系统的分析与设计2.1位置随动系统方块图根据系统的结构组成和工作原理可以画出系统的原理方块图，如图2-1。可以看出，系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。给定电位器放大器电动机减速器负载反馈电位器——R—C—图2-1位置随动控制系统方块图2.2系统数学模型的建立该系统各部分微分方程经拉氏变换后的关系式如(2-1)：(2-1)(a)(2-1)(b)(2-1)(c)(2-1)(d)(2-1)(e)(2-1)(f)(2-1)(g)

8、(2-1)(h)根据各个