小功率直流伺服系统控制电路设计-答辩稿

伺服系统的发展简况及趋势 伺服系统是自动控制系统中的一类。它是伴随着电的应用而发展起来的，最早出现于本世纪初。1934年第一次提出了伺服机构这个词，随着自动控制理论的发展，到本世纪中期，伺服系统的理论与实践均趋于成熟，并得到广泛应用。 近几十年来在新技术革命的推动下，特别是伴随着微电子技术和计算机技术的飞速进步，伺服系统更是如虎添翼突飞猛进，它的应用几乎遍及社会的各个领域，下面简单地列举几个例子。如机床 军事 冶金 运输等。 伺服系统的发展简况及趋势 一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点。 另一个就是代表着伺服系统发展水平的主导产品 伺服电机、伺服控制器，追求高性能、高速度、数字化、智能型、网络化的驱动控制，以满足用户较高的应用要求。 伺服系统的组成原理、分类、及要求 稳定 快速 准确 电路设计之控制电路 电路设计之控制电路 其中，信号发生器是提供一个可调的正负变化的直流信号，经比例放大器将信号放大；调零电路是为了纠正运算放大器自身的误差而设计的，是防止当输入信号为零的时候，输出信号不为零，这时我们可以充分利用调零电路调节电位器提供一个反向的信号使得输出信号为零，从而保证运算放大器没有输入时也没有输出；比较器除了接收速度负反馈的信号，还要保证只有一个信号进入后面的电路；最后的功率放大器是通过将比较器输出的信号放大，使输出端拥有一个可以使得电机正常工作的电压信号 电路设计之信号发生器 通过调节电位计的阻值大小，来使输出端获得 +3此作为实验中的输入信号 电路设计之比例放大器 比例放大器是将信号发生器所产生的信号按比例进行放大，按照输入信号加入不同的输入端，比例放大器有反相比例放大器、同相比例放大器、差动比例放大器三种主要形式，在本次电路的实验中所使用的都是反相比例放大器。 电路设计之比例放大器 由于 出信号的相位与输入信号的相位相反，故在这部分电路的设计中，要使用 2个 一级是将由信号发生器产生的信号按比例放大，第二级是将第一级输出的信号反相，以此来获得和信号发生器相同相位的信号。比例放大器的电路图如图 3 电路设计之比例放大器 电路设计之调零电路 电路设计之调零电路 零点漂移 (简称零漂 )，是指运算放大器输入端短路时，输出端还有缓慢变化的电压产生，即输出电压偏离原来的起始点而上下飘动。零点漂移产生的原因很多，例如电源电压变化、电路参数变化、器件更换及老化等，但最主要的原因是由三极管的温度敏感特性造成的。 因此在本电路的设计和实验中，抑制零点漂移是一个非常重要的问题。调零电路的电路如图所示，如果在实验中当输入信号为零，而输出信号却不为零时，我们可以通过调节电位计阻值的大小，给输入端加一个反相的输入信号，使得输出信号为零，保证电路的正常工作。 电路设计之比较器电路 电路设计之比较器电路 电压比较器是集成运放工作在开环或正反馈状态的情况，由于开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态，输出和输入不成线性关系。此时集成运放处于非线性状态，具有开关特性。 比较器电路的电路图如图 3中二极管 6是为了保护运算放大器而设置的。二极管 6横跨在比较器的正反输入端，将集成运放反相输入端电压钳位在 ，为二极管的正向压降，二极管最高反向工作电压应大于电源电压。速度负反馈信号在这里加入，它与信号放大器的输出信号同时进入的反相端，比较后的信号进入 电路设计之功率放大器电路 电路设计之功率放大器电路 功率放大电路与前边述说的电压放大电路在本质上是相同的，都是能量控制器件，即利用晶体管的电流控制作用，将直流电源的能量转换为一定形式的交流信号的能量进行输出。但是功率放大电路与电压放大电路又有一定的区别，二者工作的目的是不同的。电压放大电路主要用来不失真地放大较小的输入