[毕业设计精品]位置随动系统的分析与设计.doc
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1、 自动控制原理课程设计报告 位置随动系统的分析与设计 姓 名 专 业 自动化 学 号 指导教师 2011.12.25摘要 本文对给定的某直流位置随动位置随动控制系统的方案图进行运算与设计,得出了系统在阶越信号和斜坡信号作用下的动态性能指标与稳态误差,并在频域内分析了系统的幅值裕度和相位裕度。用MATLAB软件对与系统稳定性有关的Nyquist图和Bode图进行了辅助分析,进而对系统串联校正,使之达到了规定的技术指标。最后为系统设计出了相应的模拟电路,并借助THBCC-2 软件作了验证。 一般来说,随动控制系统要求有好的跟随性能。位置随动系统是非常典型的随动系统,是个位置闭环反馈系统,系统中具有
2、位置给定,位置检测和位置反馈环节,这种系统的各种参数都是连续变化的模拟量,其位置检测可用电位器,自整角机,旋转变压器,感应同步器等。位置随动系统中的给只给定量是经常变动的,是一个随即量,并要求输出量准确跟随给定量的变化,输出响应具有快速性,灵活性和准确性。为了保证系统的稳定性,并具有良好的动态性能,必须设有校正装置,如在正向通道中设置串联校正装并联校正装置等,为了提高位置随动系统的控制精度,还需要增加系统的开环放大倍数或在系统中增加积分环节等。 关键词:时域分析,频域分析,串联校正,模拟电路。Abstract The chapter calculated and designed a pres
3、et square frames diagram, for which control system of some direct-currents follow-up position is, we got systems norm of dynamic function and steady state error, and analyzed its steady margin and phase angle margin in frequency domain. With a aid of MATLAB we calculated its Nyquist diagram and Bode
4、 diagram, which is helpful to analyze systems stability function, then after designing a series correction for system, made it get the expect technological norm, At last we designed the analog circuit for the system and checked it with a aid of THBCC-2software. Generally speaking, the servo control
5、system has good performance with requirements. Position servo system is very typical of the servo system, a position close-loop feedback system, system has given the position detection and location, the system of feedback various parameters are continuous change its position detection analog, usable
6、 potentiometer, resolvers, inductosyn.etc, The position servo system is often only to quantitative change, is a random output, and requirements for quantitative change with accurate and output response speed and flexibility and accuracy. In order to ensure the stability of the system, and has good d
7、ynamic performance, must have correction device, such as in the positive channel set series correction calibration device installed in parallel, in order to improve the position servo control precision of the system, but also need to increase the open-loop system magnification increase or in the sys
8、tem integrator,etc. Key Words: ime Domain Analysis, Frequency Domain Analysis, Series Correction, Analog Circuit . 自动控制原理课程设计(简明)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其中:放大器增益为Ka=15,电桥增益,
9、测速电机增益,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=0.02三系统参量系统输入信号:系统输出信号: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;2.开环截止频率;3.相位裕度;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:(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
10、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
11、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。一、 系统说明(概述)1. 设计目的(1) 掌握自动控制原理课程中所学的理论知识。(2) 掌握反馈系统的基本理论和方法,对工程实际系统进行全面分析和综合。(3) 掌握反馈系统的基本理论和方法,对工程实际系统进全面分析和综合。(4) 掌握控制系统的设计和校正方法。(5) 掌握利用matlab对控制理论进行分析,研究和仿真技能。(6) 提高分析问题和解决问题的能力。2. 系统原理(简介)(1) 位置随动系统原理框图图2.1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
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