-1-成績(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)題目：位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)姓名專(zhuān)業(yè)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師2012年12月24日設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)引言：自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)是該課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，既有別于畢業(yè)設(shè)計(jì)，更不同于課堂教學(xué)。它主要是培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌運(yùn)用自動(dòng)控制原理課程中所學(xué)的理論知識(shí)，掌握反饋控制系統(tǒng)的基本理論和基本方法，對(duì)工程實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)-2-行完整的全面分析和綜合。一設(shè)計(jì)題目：位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)二系統(tǒng)說(shuō)明：該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示BSTBSR相敏電流功率放大SM負(fù)載TG減速器12Kuaun其中：放大器增益為Ka=15，電橋增益6K,測(cè)速電機(jī)增益2tk，Ra=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=0.02三系統(tǒng)參量系統(tǒng)輸入信號(hào)：）（t1系統(tǒng)輸出信號(hào)：）（t2四設(shè)計(jì)指標(biāo)1.在單位斜坡信號(hào)x(t)=t作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差01.0sse；2.開(kāi)環(huán)截止頻率30cw；3.相位裕度40c；五基本要求：1.建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型傳遞函數(shù)；2.利用頻率特性法分析系統(tǒng)：(1)根據(jù)要求的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益值；(2)根據(jù)求得的值，畫(huà)出校正前系統(tǒng)的Bode圖，并計(jì)算出幅值穿越頻率、相位-3-裕量,以檢驗(yàn)性能指標(biāo)是否滿足要求。若不滿足要求，則進(jìn)行系統(tǒng)校正。3.利用頻域特性法綜合系統(tǒng)：(1)畫(huà)出串聯(lián)校正結(jié)構(gòu)圖，分析并選擇串聯(lián)校正的類(lèi)型（超前、滯后和滯后-超前校正）；(2)確定校正裝置傳遞函數(shù)的參數(shù)；(3)畫(huà)出校正后的系統(tǒng)的Bode圖，并校驗(yàn)系統(tǒng)性能指標(biāo)。若不滿足，則重新確定校正裝置的參數(shù)。4.完成系統(tǒng)綜合前后的有源物理模擬電路：六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告：1.報(bào)告內(nèi)容（包括課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、基本原理以及課程設(shè)計(jì)過(guò)程中參數(shù)的計(jì)算過(guò)程和分析過(guò)程）；(1)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；(2)原系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)原理圖一張（自繪）；(3)系統(tǒng)分析，綜合用精確Bode圖各一張；（4）系統(tǒng)綜合前后的模擬圖各一張。2.總結(jié)（包括課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的學(xué)習(xí)體會(huì)與收獲、對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)等內(nèi)容）；3.提供參考資料及文獻(xiàn)；4.排版格式完整、報(bào)告語(yǔ)句通順、封面裝幀成冊(cè)摘要隨動(dòng)系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出以一定的精度和速度跟蹤輸入的自動(dòng)控制系統(tǒng)，并且輸入量是隨機(jī)的，不可預(yù)知的。在很多情況下，隨動(dòng)系統(tǒng)特制被控量是機(jī)械位移的比還控制系統(tǒng)。控制技術(shù)的發(fā)展，使隨動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。位置隨動(dòng)系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，是閉環(huán)控制，調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，希-4-望輸出量能穩(wěn)定，因此系統(tǒng)的抗干擾能力往往顯得十分重要。而位置隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，輸出響應(yīng)的快速性、靈活性和準(zhǔn)確性成了位置隨動(dòng)系統(tǒng)的主要特征。簡(jiǎn)言之，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以抗干擾性能為主，隨動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)以跟隨性能為主。在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量（或變量）之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在自動(dòng)控制理論中，數(shù)學(xué)模型有多種形式。時(shí)域中常用的數(shù)學(xué)模型有微分方程、差分方程和狀態(tài)方程；復(fù)數(shù)域中有傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖；頻域中有頻率特性等。本次課程設(shè)計(jì)研究的是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的滯后校正，并對(duì)其進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：隨動(dòng)系統(tǒng)；性能分析AbstractServosystemistopointtotheoutputofthesystemwithacertaintheprecisionandspeedoftrackinginputoftheautomaticcontrolsystem,andistheinputofrandom,unpredictable.Inmanycases,servosystemspecialwaschargedwithvolumeismechanicaldisplacementcontrolsystemthanalso.Controlthedevelopmentoftechnology,makeservosystemshavebeenwidelyused.Positionservosystemisfeedbackcontrolsystem,istheclosed-loopcontrolandspeedregulationsystemforthequantitativevalueisconstant,wanttooutputquantitycanstable,sotheanti-interferenceabilityofthesystemoftenbecomeveryimportant.Andwiththepositionofthepositionservosysteminstructionsareoftenchanges,requirementoutputaccuratequantitativechangetofollow,theresponseoftheoutput,flexibilityandaccuracypositionservosystembecamethemainfeatures.Inshort,andthe?-1-目錄一.位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理.-1-.1位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理框圖.-1-.2部分電路圖.-1-1.3各部分元件傳遞函數(shù).-3-1.4位置隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖.-4-1.5位置隨動(dòng)系統(tǒng)的信號(hào)流圖.-4-1.6相關(guān)函數(shù)的計(jì)算.-4-二.利用頻率特性法分析系統(tǒng).-4-2.1根據(jù)要求的穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)，求系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益值.-5-2.3對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行Matlab仿真.-5-三.加入校正函數(shù)后的系統(tǒng).-6-2.穩(wěn)定性分析.-8-3.穩(wěn)態(tài)精度分析.-9-4動(dòng)態(tài)性能分析.-9-5.對(duì)校正后的系統(tǒng)進(jìn)行Matlab仿真.-9-四.系統(tǒng)綜合.-10-_Toc312786600五系統(tǒng)模擬圖.-10-1.原系統(tǒng)模擬圖.-11-2.校正后的系統(tǒng)模擬圖.-12-六.總結(jié)體會(huì)(結(jié)論).-12-2-1、設(shè)計(jì)體會(huì)及心得.-12-2、參考文獻(xiàn).-13-1-位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)一.位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理.1位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理框圖BSTBSR相敏電流功率放大SM負(fù)載TG減速器12Kuaun圖1.1位置隨動(dòng)系統(tǒng)原理框圖工作原理：用一對(duì)電位器作為位置檢測(cè)元件，并形成比較電路。兩個(gè)電位器分別將系統(tǒng)的輸入和輸出位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成于志成比例的電壓信號(hào)，并作出比較。當(dāng)發(fā)送電位器的轉(zhuǎn)角1和接受電位器的轉(zhuǎn)角2相等時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓亦相等。因而電動(dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)是發(fā)送電位器的轉(zhuǎn)角按逆時(shí)針?lè)较蛟黾右粋€(gè)角度，而接受電位器沒(méi)有同時(shí)旋轉(zhuǎn)這樣一個(gè)角度，則兩者之間將產(chǎn)生角度偏差。相應(yīng)地，產(chǎn)生一個(gè)偏差電壓，經(jīng)放大器放大后得到u，供給直流電動(dòng)機(jī)，使其帶動(dòng)負(fù)載和接受電位器的動(dòng)筆一起旋轉(zhuǎn)，直