5-龙门刨床速度控制系统设计参考答案

精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除重庆邮电大学自动化学院自动控制原理课程设计报告设计题目：龙门刨床速度控制系统单位(二级学院):精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料…收集网络如有侵权请联系网站删除重庆邮电大学自动化学院制一、设计题目 2二、设计报告正文 3 3(二)、关键字 3(三)、报告内容 4 4 6 精品学习资料…收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料…收集网络如有侵权请联系网 站删除三、设计总结 23四、参考文献 自动控制原理课程设计任务书龙门刨床速度控制系统原理如下图所示。>+u₂+查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画精品学习资料…收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足超调量小于20%,调节时间小于摘要一、原理介绍制。图1-1是利用速度反馈对刨床速度进行自动控制的原理示意图。图中，刨床精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除制，并通过调节触发器CF的控制电压u,来改变电动机的电枢电压，从而改变电动机的速度(被控制量)。测速发电机TG是测量元件，用来测量刨床速度并差电压比较微弱，需经放大器FD放大后才能作为发电机电压u,,以及相应的偏差电压u和触发器控制电压U。如果刨床负载变减小，偏差电压u将因此增大，触发器控制电压u,也随之增大，从而使晶闸管整流电压u,升高，逐步使速度回升到给定值附近。这个过程可用图1-2的一组曲线表明。由图可见，负载M₁在T时突增为M₂,致使电动机速度给定值N,急剧值N₁已相差无几了。反之，如果刨床速度因减小负载致使速度上升，则各电压床工作速度。因此，采取图1-1的自动控制系统，既可以在不同负载下自动为此们都是由测量元件(测速发电机)对被控量(速度)进行检测，并将它反馈至比较电路与给定值相减而得到偏差电压(速度负反馈),经放大器放大、变换后，执行元件(触发器和晶闸管整流装置)便依据偏差电压的性质对被控量(速度)精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除FDFDoAuunAuun飞@精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除图1—2龙门刨床速度自动控制过程应当指出的是，图1-1的刨床速度控制系统是一个有静差系统。由图1-2的速度控制过程曲线可以看出，速度最终达到的稳态值N,与给定速度N,之间始终有一图1-3是与图1-2对应的刨床速度控制系统方块图。在方块图中，被控对象和控制装置的各元部件(硬件)分别用一些方块表示。系统中感兴趣的物理量(信号),二、各部分的原理及传递函数E(s)=E(s)-E₂(s)(2---1)2.放大环节精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除E(s)U(s)在这里把触发器和晶闸管看成一个电子元件把他们的结构和传递函数看成一个精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除M,(t)=Ci,(t)(2-3)精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除有精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除下图是它的方框图下图是它的方框图龙门刨床动态结构框图：干扰信号Ts.s+1Kb8测速反馈Mm(s)输入信号1f输出图1—3由于我们用主导零级点简化了系统的特征根方程，再加上该处认为负载转矩零，通过上面的公式推导我们得出了简化系统动态结构框图。龙门刨床的动态构简化框图如下：可控硅整流器8测速反馈电动机传数输出图1—4故该系统的开环传递函数如下：精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除三、对系统稳定性的评估a=0.04T=0.4T=10有根据研究结果的普遍意义，可以将(1---4)式表示为如下标准形式：由式(1---4)和式(1---5)相等可知：开环传递函数即式(1---2)可知两个开环极点为：s₁=-2.1s,=-0.1→d=-1.3精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除根据上面所得的数据可以画出该系统开环传递函数的根轨迹图形见图1—5该系统的零极点图如图1—6所示：精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除maginarymaginaryAxis精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除3、开环函数的极坐标图该系统的极坐标图如图1—7所示精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除ImaginaryImaginaryAxis精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除t(sec)图1—8精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除ytyt)精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除O₄=4.2143t₄=0.2735st,=0.4437st,=0.7455st,=3.3846sσ=37.94%5、稳态性能的分析稳态误差是描述系统稳定性能的一种性能指标，在阶跃信号、斜坡信号作用下进行测定和计算。若在时间是无穷时，系统输出量不等于输入量或输入量的确定函数，则存在系统误差。稳态误差是系统控制精度或抗干扰动能力的一种度量。(1)阶跃信号输入下的波形如图1—9(2)斜坡信号输入下的波形如图1—10t(sec)精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除mcmc(t)精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除f(sec)因为该系统是零型系统，所以对阶跃信号来说是有差误差对单位脉冲信号和其他信号有稳态误差。故对阶跃信号是有差跟踪6、该系统的频率分析精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除|G(jo)|=1→o=4.0386φ=-arctan0.2o,-arctan6o。→φe=-146.823°图1—11由上面的波德图我们可以看出该系统是稳定的，但是实际上一个系统与要比较宽的频率，这样可以是系统性能更好，能工作在范围更广的范围内，所以该系统的截止频率还不够好，在这里就需要我们改善截止频率使它满足要求。该系统我们要提高它的截止频率，在该系统中加入一个超前校正网络。它的结构图如1—12所示：站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除把(4---1)式中的拉氏变换和变换成复频率变换根据(4---2)式的频率特性如下右图1—13可以看出：图1-14波德图由由精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除。,。,精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除超前校正装置特点：;用时，要串联补偿放大器补足。2、计算超前网络的步骤和其他信号有稳态误差。精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除(2)计算需补偿的相位超前角φ。Qm=Yc-Y+(5°~20°)(3)计算衰减率α(4)确定新的开环截止频率o在oc处应有L(o))=-L。(o)如图所示1—14:(6)补偿增益精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网 站删除(7)校正后的传递函数QR(s)L(o)=L,(o)+L.(o)故所得的校正过后的开环频率函数为：→0=6.2361φ=arctan0.38o-arctan0.10o-arctan10o。-arctan0.4oYc=180°+φ=180⁰-122.06精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除精品学习资料---收集网络如有侵权请联系网站删除所得校正过后的波德图如图1—16所示，所得校正过