一类位置随动系统的测速反馈控制

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1、课程设计任务书学生姓名：黎德刚专业班级：自动化0801指导教师：张立炎工作单位：武汉理工大学题目：一类位置随动系统的测速反馈控制初始条件:转动惯量JL粘性摩擦fL图示为一位置随动系统，放大器增益为Ka二50,电桥增益（=2,测速电机增益《=0.18V.s,Ra二7.50,La=14.25mH,J=0.007kg.m2,Ce=Cm=0.3N.m/A,f=0.2N.m.s,减速比i二0.1要求完成的主要任务：（包括课程设计工作虽及其技术要求，以及说明帖撰写等具体要求）仁求出系统各部分传递函数，価出系统结构图、信号流图，并求出闭环传递函数；2、求出开

2、环系统的截至频率、相角裕度和幅值裕度；3、绘制Bode图和Nyquist图；4、设计测试反馈控制使得其阻尼比为0.75；5、用Matlab绘制校正前后系统的单位阶跃反馈曲线；6、用Matlab对校止前后的系统进行仿真分析，比较其时域相应曲线冇何区别，并说明原因；7、写出手工绘制Bode图的步骤。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：系主任（或责任教师）签名:目录弓I言11训练意义即要求21.1训练意义21.2训练要求22位置随动系统原理32」位置随动系统原理图32.2部分电路

3、分析32.3各元部件传递函数72.4位置随动系统的结构框图72.5位置随动系统的信号流图82.6相关函数的计算82.7开环系统频域特性求解92.8对较真前系统进行Matlab仿真103加入校正装置后的系统分析113」校止要求113.2校正原理113.3控制改善阻尼比的实现113.4绘制Bode图和Nyquist图133.5手工绘制Bode图的步骤154系统校正前后的仿真与比较分析16总结体会18参考文献19引言随动系统servosystem,是一种反馈控制系统。在这种系统中，输出量是机械位移、速度或者加速度。因此随动系统这一术语，与位置或速度，

4、或加速度控制系统是同义语。在随动系统中，有一类，它的参考输入不是时间的解析函数，如何变化事先并不知道（随着时间任意变化）o控制系统的任务是在各种情况下保证输出以一定精度跟随着参考输入的变化而变化。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，希望输岀量能稳定，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。在控制系统的分析和设计中

5、，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一类位置随动系统的滞后校正，设计PD控制装置，改善系统的阻尼比，并分析比较校正前后系统相应时域曲线的区别。关键词：随动系统滞后校正PD控制阻尼比位置随动系统的测速反馈控制1训练意义即要求1.1训练意义自动控制技术已经深入到我们H常生活和科技发展的各个领威，学好如何分析设计并改善一个给定的系统是学

6、习的关键。MABLAB,一种适合多学科，多种工作平台的功能强大大型软件，MATLAB包含的十几个工具箱覆盖了仿真技术、通信、自动控制、数字信号处理、数字图像处理、系统辨识、神经网络、化工、生命科学等科学技术领域，吸取了当今世界这些领域最新研究成杲。它包含了很专业的自动控制方而的各种工具箱，可以方便的计算，分析各种专业函数,绘制出波形，在线仿真系统等，这些都使得自动控制方而的设计分析的复杂问题简单化。因此，对于我们自动化专业的学生来说，了解MABLAB这个软件事十分必要的，而且使必须的。这次训练给我们捉供了一个机会，让我们大家一起来了解它，学习它

7、的一些基本运用,掌握它的一些基本功能。1.2训练要求1）求岀系统各部分传递函数，

8、间岀系统结构图、信号流图，并求岀闭环传递函数；2）求岀开环系统的截至频率、相角裕度和幅值裕度；3）绘制Bode图和Nyquist图；4）设计测试反馈控制使得其阻尼比为0.75；5）用Matlab绘制校正前后系统的单位阶跃反馈曲线；6）用Matlab对校正前后的系统进行仿真分析，比较-其时威相应曲线冇何区别，并说明原因；7）写岀手工绘制Bode图的步骤。2位置随动系统原理2.1位置随动系统原理图()W)转动惯量JL粘性摩擦fL图2.1位置随动系统原理图系统工作原理：

9、在图2.1中负载就固定在电位器Rc的滑臂上，因此电位器Rc的输出电压Uc和输出位移成正比。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