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自动控制原理课程设计-位置随动系统的分析与设计.doc

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自动控制原理课程设计-位置随动系统的分析与设计.doc

1成绩课程设计报告课程设计名称自动控制原理课程设计题目位置随动系统的分析与设计姓名专业学号指导教师2012年12月24日设计任务书引言自动控制原理课程设计是该课程的一个重要教学环节,既有别于毕业设计,更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识,掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法,对工程实际系统进2行完整的全面分析和综合。一.设计题目位置随动系统的分析与设计二.系统说明该系统结构如下图所示BSTBSR相敏电流功率放大SM负载TG减速器Θ1Θ2KΕUAUN其中放大器增益为KA15,电桥增益6K,测速电机增益2TK,RA7Ω,LA10MH,J0005KGM/S2,JL003KGM/S2,FL008,CE1,CM3,F01,KB=02,I002三.系统参量系统输入信号)(T1系统输出信号)(T2四.设计指标1在单位斜坡信号XTT作用下,系统的稳态误差010SSE;2开环截止频率30CW;3相位裕度40C;五.基本要求1建立系统数学模型传递函数;2利用频率特性法分析系统1根据要求的稳态品质指标,求系统的开环增益值;2根据求得的值,画出校正前系统的BODE图,并计算出幅值穿越频率、相位3裕量,以检验性能指标是否满足要求。若不满足要求,则进行系统校正。3利用频域特性法综合系统1画出串联校正结构图,分析并选择串联校正的类型(超前、滞后和滞后超前校正);2确定校正装置传递函数的参数;3画出校正后的系统的BODE图,并校验系统性能指标。若不满足,则重新确定校正装置的参数。4完成系统综合前后的有源物理模拟电路六、课程设计报告1报告内容(包括课程设计的主要内容、基本原理以及课程设计过程中参数的计算过程和分析过程);1课程设计计算说明书一份;2原系统组成结构原理图一张(自绘);3系统分析,综合用精确BODE图各一张;(4)系统综合前后的模拟图各一张。2总结(包括课程设计过程中的学习体会与收获、对本次课程设计的认识等内容);3提供参考资料及文献;4排版格式完整、报告语句通顺、封面装帧成册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。在很多情况下,随动系统特制被控量是机械位移的比还控制系统。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4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,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位置随动系统的滞后校正,并对其进行分析。关键词随动系统;性能分析ABSTRACTSERVOSYSTEMISTOPOINTTOTHEOUTPUTOFTHESYSTEMWITHACERTAINTHEPRECISIONANDSPEEDOFTRACKINGINPUTOFTHEAUTOMATICCONTROLSYSTEM,ANDISTHEINPUTOFRANDOM,UNPREDICTABLEINMANYCASES,SERVOSYSTEMSPECIALWASCHARGEDWITHVOLUMEISMECHANICALDISPLACEMENTCONTROLSYSTEMTHANALSOCONTROLTHEDEVELOPMENTOFTECHNOLOGY,MAKESERVOSYSTEMSHAVEBEENWIDELYUSEDPOSITIONSERVOSYSTEMISFEEDBACKCONTROLSYSTEM,ISTHECLOSEDLOOPCONTROLANDSPEEDREGULATIONSYSTEMFORTHEQUANTITATIVEVALUEISCONSTANT,WANTTOOUTPUTQUANTITYCANSTABLE,SOTHEANTIINTERFERENCEABILITYOFTHESYSTEMOFTENBECOMEVERYIMPORTANTANDWITHTHEPOSITIONOFTHEPOSITIONSERVOSYSTEMINSTRUCTIONSAREOFTENCHANGES,REQUIREMENTOUTPUTACCURATEQUANTITATIVECHANGETOFOLLOW,THERESPONSEOFTHEOUTPUT,FLEXIBILITYANDACCURACYPOSITIONSERVOSYSTEMBECAMETHEMAINFEATURESINSHORT,ANDTHE1目录一位置随动系统原理111位置随动系统原理框图112部分电路图113各部分元件传递函数314位置随动系统的结构框图415位置随动系统的信号流图416相关函数的计算4二利用频率特性法分析系统421根据要求的稳态品质指标,求系统的开环增益值523对系统进行MATLAB仿真5三加入校正函数后的系统62稳定性分析83稳态精度分析94.动态性能分析95对校正后的系统进行MATLAB仿真9四系统综合10_TOC312786600五.系统模拟图101原系统模拟图112校正后的系统模拟图12六总结体会结论1221、设计体会及心得122、参考文献131位置随动系统的分析与设计一位置随动系统原理11位置随动系统原理框图BSTBSR相敏电流功率放大SM负载TG减速器Θ1Θ2KΕUAUN图11位置随动系统原理框图工作原理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,并作出比较。当发送电位器的转角1和接受电位器的转角2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,而接受电位器没有同时旋转这样一个角度,则两者之间将产生角度偏差△Θ。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,直到两角度相等为止,即完成反馈。12部分电路图(1)自整角机作为常用的位置检测装置,将角位移或者直线位移转换成模拟电压信号的幅值或相位。自整角机作为角位移传感器,在位置随动系统中是成对使用的。与指令轴相连的是发送机,与系统输出轴相连的是接收机。12SUKK在零初始条件下,拉式变换为UKS

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