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1、- 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- 2 -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B S TB S R相敏电流功率放大S M负载T G减速器 1 2K u aun其中：放大器增益为 Ka=15，电桥增益 ,测
2、速电机增益 ，6K2tkRa=7,La=10mH,J=0.005kg.m/s2,JL=0.03kg.m/s2,fL=0.08,Ce=1,Cm=3,f=0.1,Kb0.2,i=0.02三系统参量系统输入信号： ）（ t1系统输出信号： ）（ 2四设计指标1.在单位斜坡信号 x(t)=t 作用下，系统的稳态误差 01.se；2.开环截止频率 ；30cw3.相位裕度 ；4五 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：- 3 -(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、相位裕量,以检验性
3、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
4、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，- 4 -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
5、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AbstractServo system is to point to the output of the system with a ce
6、rtain the precision and speed of tracking input of the automatic control system, and is the input of random, unpredictable. In many cases, servo system special was charged with volume is mechanical displacement control system than also. Control the development of technology, make servo systems have
7、been widely used.Position servo system is feedback control system, is the closed-loop control and speed regulation system for the quantitative value is constant, want to output quantity can stable, so the anti-interference ability of the system often become very important. And with the position of t
8、he position servo system instructions are often changes, requirement output accurate quantitative change to follow, the response of the output, flexibility and accuracy position servo system became the main features. In short, and the ?- 1 -目录一.位置随动系统原理 .- 1 -.1 位置随动系统原理框图 .- 1 -.2 部分电路 图 .- 1 -1.3
9、各部分元件传递函数 .- 3 -1.4 位置随动系统的结构框图 .- 4 -1.5 位置随动系统的信号流图 .- 4 -1.6 相关函数的计算 .- 4 -二.利用频率特性法分析系统 .- 4 -2.1 根据要求的稳态品质指标，求系统的开环增益值 .- 5 -2.3 对系统进行 Matlab 仿真 .- 5 -三.加入校正函数后的系统 .- 6 -2.稳定性分析 .- 8 -3.稳态精度分析 .- 9 -4动态性能分析 .- 9 -5.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 .- 10 -1.原系统模拟图 .-
10、11 -2.校正后的系统模拟图 .- 12 -六.总结体会(结论) .- 12 - 2 -1、设计体会及心得 .- 12 -2、参考文献 .- 13 - 1 -位置随动系统的分析与设计一.位置随动系统原理.1 位置随动系统原理框图B S TB S R相敏电流功率放大S M负载T G减速器 1 2K u aun图1.1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 和接受电位器的转角 相等时，对应的电压亦相等。12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
11、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。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。.2 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- 2 -在零初始条件下，拉式变换为 ()uks2图 1.2.1 自整角机1 u（2）功率放大器：()()aatutku在零初始条件下，拉式变换为 ()()aatusksuau_ ta图 1.2.2 放大器（3）两相伺服电动机： 2()()()mmadttTkut在零初始条件下，拉式变换为 2)()maTskus(1)KmssT图 1.2.3 两相伺服电动机mau（4）直流测速电动机：
