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《清华课程课件-控工实验3位置环》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验三直流电动机位置伺服系统汽11班张健2001010900一、实验目的1、熟悉直流伺服电机控制系统各环节的传递函数模型；2、掌握位置环的设计合实验调试方法，从而从理论与实际的结合上掌握门动控制系统的设计合校止方法。实验原理1、整个直流电动机位置伺服系统的原理图1其中，反馈环节由电了电位计代替。由光电编码器获取转角信号，再转换成位置信号。如图2所示：CPLD其参数特性为：①光电编码器，每转500个脉冲,①丝杠螺距2mm,②16位计数器，计数范围位0000H〜FFFFH,复位值为7FFFH,此吋电压为OV,0000H时对应一10V。则转化为
2、十进制后，脉冲计数、电压、位移的对应关系为:脉冲计数LSB-327670(复位点)32767电圧V_10010圈数-65.534065.534位移mm-131.0680131.068每转对应的电压为0.1526V/r每mm位移对应的电压为0.0763V/mm2、经过简化后的，位置伺服系统传递函数图3为其屮：Gpc⑸为位置环校正；丁$+1可选择PI调节:Gpc(s)=Kp丄一7；s+l或P调节：Gpc(s)=Kp此次实验只使用P调节；GiXs)为速度环的闭环传递函数；三、实验步骤1、按P校正接好速度环，调整为1OOOrpm/V,测试其动特性
3、，要求达到速度环实验时的动态特性指标耍求。・・•速度环动态特性的优劣直接影响位置控制的动态特性。2、接通电了电位器反馈回路，观察反馈电压Vd/a，及其变化规律。观察结果：反馈电压Vd/a(Q的波形为连续的锯齿波，如右图：Vd/a⑴的上下峰值为+I0.4V&-10Vo速度环输入为8V时，测得周期约为7.80s加大输入电压时，Vd/a⑴周期减小，波形斜率增大；减小输入电压则反Z。计算此时电机转速：n=125.068i7sF7.8s*60s=1008rpm分析斜率k的意义：已知①输入电压与转速的关系为，需需8V16.67厂/$②毎转对应的电压为
4、0.1526V/rArxO.1562Az=zzx0.1562=(7x16.678x0.1562=0.3255(/・••斜率k与速度环输入电压U成止比，它直接反映了电机转速的大小。3、连接位置调节器的接线，接线图如下:4、测试位置环动态特性：调输入为1.5V,用示波器观察速度及位置的动态特性a,速度曲线如右，开始以很短的时间加速，然后保持在饱和转速工作，最后减速至0；测得响应周期为790msb,位移曲线如右，它由速度积分而得，其值等于速度曲线包围的面积，前后为加速和减速过程，中间一长段为等斜率直线，即匀速运动过程。测得稳定时间为:无载荷时t
5、s=510.0ms有载荷时ts=550.0ms5、位置系统调零，将输入电压、滑块位置、电子电位器三者的零点统一。测量位置伺服系统的静态特性。数据表和拟合曲线如下滑块位置mm（左+,右一）输入电压V-90-6.698-80-5.942-60-4.483-40-3.017・20-1.53100201.437402.887604.37805.828906.556输入电压一位直1111线亠咧V=o.0737x-0.0539位胃mm&_[K-1Orti静态特性曲线，看出输入与输出呈现很好的线性关系。关系函数为：y=0.0737x-0.0539；即筈
6、“0737(5)这与前面用设备参数计算的“毎mm位移对应的电压为0.0763V/mm"基本相符;误差为0.0763-0.07370.0763xl00%=3.4%・・•单位阶跃输入时稳态位置谋差汕"七"。34・・・静态误差系数Kp=28.41计算输入与输出值的相关系数：R=1可见其线性度相当完美!四、给出速度环的数学模型以及仿真结果A,位置调节器：输入经两级放大：第一级放大倍数为K
7、=—523/47=—11.13第二级放大倍数为K2=-470/100=-4.7中间有一分压衰减Km=7.8/10=0.78所以，位置调节器传递函数为：Gpc(s
8、)=Kp=KcKm-K2=40.8A,位置环：与实验2中的P调节相同，可变电阻为316KQ・•・速度调节器传递函数为：=^,=416/39=10.67B,速度环数学模型图(即仿真方块图)，忽略摩擦影响：TraFcn2C,用SIMULINK对以上模型进行仿真a,动态模拟，时间响应图，右边为放大图:b,实验结果与模拟结果比较:模拟结果：实验结果输入V1.51.5输出mm19.6621.0超调量Mprad/s00稳定时间tsms25510.0发现，输出稳态值相差不大，谋差约6%,但稳定时间相弟较大，这是因为实际位移系统中除了质量惯性系统影响外（
9、已部分考虑到原模型中），还受到摩擦因素的阻碍，使得实际的稳定时间大大降低。下面再用带负载力矩的模型进行模拟：・・•假设摩擦力矩与转轴转速成正比，在原模型系统中，引出转速信号，乘以比例倍数5（本
