数字位置随动控制字体含仿真

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1、•成绩徐州X程學晚计算机控制系统课程设计说明书数字位置随动控制系统设计DESIGNOFDIGITALPOSITIONSERVOCONTROLSYSTEM学生姓名李凌飞学院名称信电工程学院学号20130503247班级13自动化专业名称电气工程及其自动化指导教师曹言敬2016年6月10H目录1控制系统工作原理说明11.1全数字位置随动系统11.1.1题H说明11.1.2设计要求11.1.3设计指导11.2随动系统的结构组成11.3该随动系统中各部分的元件选择及其功能介绍21.4设计总体方案21.5位罝随动系统的工作原理32元器件说明与选择42.1微

2、处理器的选择42.2MCS—51系列单片机内部结构和引脚说明52.3电动机驱动电路72.3.1LM629芯片介绍72.3.2电动机驱动芯片选择93系统的建模与仿真103.1MATLAB语言简介103.1.1MATLAB语言概述103.1.2MATLAB语言的特点103.2系统数学传函的建模113.3基于MATLAB的系统的性能分析及仿真123.3.1稳定性分析123.3.2系统时域性能指标分析与仿真134系统的PID校正164.1PID校正参数的确定164.1.1比例系数的确定164.1.2微分时间常数Td的确定174.1.3积分时间常数Tj的确

3、定184.2加入校正环节后的系统结构图204.3校正前后系统性能比较及仿真204.3.1校正后系统稳定性分析204.3.2校正后系统时域性能分析与比较21節仑22#教@241控制系统工作原理说明1.1全数字位置随动系统1.1.1题目说明利用位置传感器和直流电动机的位置随动系统，见图1-1。该系统是利用位置传感器形成位置环，由所选定的单片机来完成数字控制器。1.1.2设计要求1.定位精度0.4°。2.定位过程超调量＜10%。3.输入阶跃、速度、加速度转角信号时，调节时间为250ms。1.1.3设计指导利用单片机实现全数字位置随动系统，由键盘输入PI

4、D参数及给定值。利用功能键实现点动和自动以及复位。直流电动机实现可逆运行，并由位置传感器（如光电编码盘等）检测转角信号，经频压转换电路实现位置检测。控制器参数可以用SIMULINK仿真确定，但为了实现系统快速性好、超调小和无静差的控制要求，设计屮可采用积分分离式PID控制算法。（注：控制算法也可以自行设计）I/手柄角度盘图i-i全数字位置随动系统示意图1.2随动系统的结构组成机电一体化的随动控制系统的结构,类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器，被控对象，执行环节，检测环节，比较环节等五部分。1.比较环节：是将输入的指

5、令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节,通常由专门的电路或计算机来实现。2.控制器：通常是计算机或WD控制电路,其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。3.执行环节：作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压,气动伺服机构等。4.被控对象：机械参数量包括位移，速度，加速度，力,和力矩为被控对象。5.检测环节：是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。1.3该随动

6、系统中各部分的元件选择及其功能介绍1.测量元件：其只能是检测被控制对象的物理量，如果这个物理量是非电量，一般要转换为电量。如电位器、旋转变压器或自整角机用于检测角度转换成电压，热电偶用于检测温度转换成电压，测速发电机用于检测电动机的速度转换成电压等。位置随动系统要控制的量一般是直线位移或角位移，组成位置环吋必须通过检测装置将它们转换成一定形式的电量，这就需要位移检测装置。这里的位移检测装置我们选用电位器，由电位器和/?户2组成角度检测器，其中电位器的转轴与手轮相连，作为转角给定，电位器的转轴通过机械机构与负载部件相连接，作为转角反馈，两个电位器均

7、由同一个直流电源供电，这样便实现了将位置直接转换成电量输出。2.放大元件：其职能是将偏差信号进行放大，用来推动执行元件去控制被控对象。可用晶体管、晶闸管等组成的电压放大级和功率放大级将偏差信号放大。该系统中我们应用电压比较放大器和可逆功率放大器，电压比较放大器由放大器1A、2A组成，其中放大器1A仅起倒相作用，2A则起电压比较和放大作用，其输出信号作为下一级功率放大器的控制信号，并具备鉴别电压极性的能力。为了推动随动系统的执行电动机，只有电压放大是不够的，还必须冇功率放大，功率放大由晶闸管或大功率晶体管组成整流电路，由它输出一个足以驱动电动机SM

8、的电压。3.执行元件：其职能是直接推动被控对象，使其被控量发生变化。用来作为执行元件的有阀、电动机等。这个系统中选用永磁式直流伺服电动机