位置随动系统的分析与设计计划书

1 位置随动系统的分析与设计计划书 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 B S 电 流功 率放 大S 减 速 器 1 2K u 大器增益为 5，电桥增益 6K ,测速电机增益 2， ,0=m/L=m/s2,e=1,f=b 0.2,i=系统参量 系统输入信号： ）（ 系统输出信号： ）（ 四设计指标 设定：输入为 r(t)=a+中： a=10， b=5） 在保证静态指标（ 的前提下， 要求动态期望指标： p 15； 5 五 基本要求： 2 1. 建立系统数学模型 传递函数； 2. 利用根轨迹方法分析系统 ： （ 1） 作原系统的根轨迹草图； （ 2） 分析原系统的性能，当原系统的性能不满足设计要求时，则进行系统校正。 3. 利用根轨迹方法综合系统： （ 1） 画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（ 微分 、积分和微分 （ 2） 确定校正装置传递函数的参数； （ 3） 画出校正后的系统的根轨迹图，并校验系统性能； 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. 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，综合用根轨迹图一张； 4. 系统综合前后的模拟图各一张； 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）； 告语句通顺、封面装帧成册 3 一 1. 设计目的 本次设计是利用我们在自动控制原理中所学的知识，结合课外学习的知识，由一个特定要求的位置随动系统，建立系统模型，并计算分析其相关特性。当原系统不满足要求时，要对其进行校正。 2. 系统原理（简介） 位置随动系统是反馈控制系统。被控制量是负载机械的线位移或角位移，当位置给定量任意变化时，要求输出量快速而准确的复现给定量的变化。随动系统又称“ 伺服系统”。这种控制系统的任务是首先要保持输出量的变化能够紧紧的随其输入的变化，并要求具有一定的跟随精度。特别要指出的是，在这种系统中，输入量的变化往往是任意的，是不能预先知道的。 在输入量给定一个角度时，同位移监测装置发出一个误差信号，放大装置便有一个相应的输入信号，与此同时，反馈装置又把齿轮系转动的角度送入同位移检测装置，如此直至反馈角度的信号与输入角度的信号相等时，电动机停止转动，由于此轮系的角度是可以随时改变的，位置也就随时改变。 is Be is or to to of . is to to in of is is t in In of a a a at of so of to of of is to 3. 各环节的性能，功能特性说明 4 （ 1） 电桥：电桥作为角位移传感器，在位置随动系统中是成对使用的。作为常用的位置检测装置，它的作用是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。 (2)放大器：放大器的作用是将微弱的电流信号或者电压信号放大 . (3)直流电机：直流电机是一个转动装置，在差压 (4)测速电机：使用测速机在整个系统中构成 映的变化趋势，产生有效的早期修正信号，改善了系统的稳定性。 (5)减速器：减速器将直流电机的速度降下来以加在接收电位 器上，其中 4. 设计基本要求 传递函数； （ 3） 作原系统的根轨迹草图； （ 4） 分析原系统的性能，当原系统的性能不满足设计要求时，则进行系统校正。 （ 1） 画出串联校正结构图，分析并选择串联校正的类型（ 微分 、积分和微分 (2)确定校正装置传递函数的参数； (3)画出校正后的系统的根轨迹图，并校验系统性能； 若不满足，则重新确定校正装置的参数。 5. 设计指标 其中 ：放大器增益为 5，电桥增益 6K ,测速电机增益 2 ,0=m/L=m/s2,e=1,f=b 0.2,i=5 设定：输入为 r(t)=a+中： a=10， b=5）在保证静态指标（ 的前提下， 要求动态期望指标： p 15 ； 5 二 （ 1） 环节结构图（电路原理图） B S 电 流功 率放 大S 减 速 器 1 2K u 2） 写出输入输出关系 电桥：微分方程 )； 拉氏变换： U 放大器： 微分方程 ;拉氏变换： U 电枢直流电机： ; 测速电机：微分方程 U 拉氏变换： ; 减速器： ;拉氏变换： （ 3） 写出传递函数 G(s),画出结构方框图 电桥 ： 传递函数 ： G(S)=K K u 6 放大器： 直流测速电机： 电枢直流电动机： G(S)= 减速器： G(S)= 系统的框图结构 Ua(s) (s) Km/s(1+s s) Ut(s) 7 （ 1） 化简为单位负反馈 1 2 （ 2） 系统的开环传递函数 三 1) sk1 12m 8 2. 稳定性 分析 = D(S)=0 1j 以，原系统是稳定的。 3. 稳态精度分析 = 所以，该系统满足静态要求。 5. 动态性能分析 =41%15% 不满足要求 9 满足要求 四 计） 2. 设计校正规律和校正装置（电路图、装置参数） 采用串联矫正类型中的微分积分校正 取 (2)确定期望点：满足动态性能的闭环主导极点 10 因此有 = (3) 令求出不定点 所以由得到 (4)计算根轨迹过希望点的根轨迹 增益 4 串联校正装置为 1 上或根轨迹图上） 11 五 12 六 论） 得） 经过一周的努力，我终于完成了本次课程设计的设计任务。在设计的 过程中 ,遇到了许多理论上和实际上的问题，发现平时的理论课学习还不够充分和扎实，理论和实际脱节，经过本次设计，在实 13 际应用问题上充分运用了理论知识做知道，而这次设计也为理论做了广泛的延伸和深化。 感谢这次课程设计过程中给予我帮助的同学和老师，这次课程设计提高了我自己的实践能力，让我感到什么事情都不应该轻易放弃，只要努力就会有结果。 1 胡寿松主编， 199