位置随动系统的超前校正设计(1)大学论文 .doc

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1、课程设计课程设计任务书题目:位置随动系统的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=10。其中，J为折算到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

2、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12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：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：

3、年月日目录摘要I1位置随动系统11.1位置随动系统原理11.2部分元件分析21.2.1自整角机21.2.2功率放大器21.2.3两相伺服电动机31.2.4直流测速电动机31.2.5减速器41.3各部分元件传递函数41.4位置随动系统的结构框图51.5位置随动系统的信号流图51.6对系统进行Matlab仿真52加入校正装置后的系统分析82.1超前校正的原理82.2超前校正的特性82.3计算超前网络的传递函数92.4对校正后的系统进行Matlab仿真102.5系统校正前后的比较113用Matlab对校正前后的系

4、统进行时域分析123.1对校正前后系统的单位阶跃响应进行仿真123.2原因分析134总结体会14参考文献16本科生课程设计成绩评定表17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。控制技术的发展，使随动系统得到了广泛的应用。位置随动系统是反馈控制系统，是闭环控制，调速系统的给定量是恒值，希望输出量能稳定，因此系统的抗干扰能力往往显得十分重要。而位置随动系统中的位置指令是经常变化的，要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性成了位置

5、随动系统的主要特征。简言之，调速系统的动态指标以抗干扰性能为主，随动系统的动态指标以跟随性能为主。在本次课程设计中，首先根据各个部件的物理化学特性求得其传递函数，然后得到系统的结构框图。根据结构框图画出对应的信号流图，从而得到系统的闭环传递函数。利用MATLAB对系统进行频域的分析，为了满足相角裕度增加12度的要求，设计超前校正系统，得到校正后的系统的传递函数。利用MATLAB对校正前后的传递函数进行时域的分析，并比较它们的不同。关键词：位置随动系统超前校正MATLAB频域分析I武汉理工大学《自动控制原理》

6、课程设计说明书位置随动系统的超前校正1位置随动系统1.1位置随动系统原理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，导弹发射架控制系统，雷达天线控制系统等，其特点是输入为未知。伺服驱动系统（ServoSystem）简称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等特点，这类专用

7、的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服，一般其内部包括电流、速度和/或位置闭环。如图1-1为位置随动系统的原理图。图1-1位置随动系统原理图如图1所示，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，并做出比较。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

8、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，直到两个角度相等为止，即完成反馈。14武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书1.2部分元件分析1.2.1自整角机自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由交流电压变为转角的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。自整角机还可用以实现角度