【正文】 ………… 16 六 、設計小結(jié) ………………………………………………………… 17 參考文獻… …………………………………………………………… 19 ６ 一、 系統(tǒng)說明（概述） 設計目的 : （ 1） 掌握自動控制原理課程中所學的理論知識； ( 2) 掌握反饋系統(tǒng)的基本理論和方法，對工程實際系統(tǒng)進行全面分析和綜合； ( 3）掌握控制系統(tǒng)的設計和校正方法； ( 5）提高分析問題和解決問題的能力。時域中常用的數(shù)學模型有微分方程、差分方程和狀態(tài)方程；復數(shù)域中有傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖；頻域中有頻率特 。簡言之，調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)指標以抗干擾性能為主，隨動系統(tǒng)的動態(tài)指標以跟隨性能為主。在很多情況下，隨動系統(tǒng)特制被控量是機械位移的比還控制系統(tǒng) 。它主要是培養(yǎng)學生統(tǒng)籌運用自動控制原理課程中所學的理論知識，掌握反饋控制系統(tǒng)的基本理論和基本方法，對工程實際系統(tǒng)進行完整的全面分析和綜合。 一、設計題目： 位置隨動系統(tǒng)的分析與設計 二、系統(tǒng)說明： 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示 B S TB S R相 敏電 流功 率放 大S M負載T G減 速 器θ 1 θ 2K εu aun 其中：放大器增益為 Ka=15，電橋增益 6K?? ,測速電機增益 2tk? ，Ra=7Ω,La=10mH,J=,JL=,fL=,Ce=1,Cm=3,f=,Kb＝,i= 三、系統(tǒng)參量： 系統(tǒng)輸入信號： ）（ t1? 系統(tǒng)輸出信號： ）（ t2? 四、設計指標： 設定：輸入為 r(t)=a+bt（其中： a=10， b=5） 在 保證靜態(tài)指標（ ess≤ ） 的前提下， ２ 要求動態(tài)期望指標： σ p﹪≤ 15﹪； ts≤ 5sec； 五、 基本要求： 1. 建立系統(tǒng)數(shù)學模型 —— 傳遞函數(shù)； 2. 利用根軌跡方法分析系統(tǒng)： （ 1） 作原系統(tǒng)的根軌跡草圖； （ 2） 分析原系統(tǒng)的性能，當原系統(tǒng)的性能不滿足設計要求時，則進行系統(tǒng)校正?？刂萍夹g的發(fā)展，使隨動系 統(tǒng)得到了廣泛的應用。 在控制系統(tǒng)的分析和設計中，首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。 本 次課程設計研究的是位置隨動系統(tǒng)的滯后校正，并對其進行分析。 系統(tǒng)原理（簡介） 位置隨動系統(tǒng)的基本原理圖如下圖 11 所示： ?k u au BST BSR 1? 2? n 圖 11 位置隨動系統(tǒng)的原理圖 減速器 位置隨動系統(tǒng)工作原理： 位置隨動系統(tǒng)通常由測量元件、放大元件、伺服電動機、測速發(fā)電 機、齒輪系及繩輪等基本環(huán)節(jié)組成，它通常采用負反饋控制理論進行工作，其原理如圖11 所示。當偏差 0??U 時，電動機停止轉(zhuǎn)動，負載停止移動。自整角機作為角位移傳感器，在位置隨動系統(tǒng)中是成對使用的。則其傳遞函數(shù)如下式所示 : )(sG = )(/)( ssU ?? =?k （ 12） 1? u 2? 圖 12自整角機 功率放大器： )(tua = ak 1u 由于運算放大器具有輸入阻抗很大，輸出阻抗小的特點，在工程上被廣泛用來作信號放大器，其輸出電壓與輸入電壓成正比，傳遞函數(shù)為： )(sG = )(sUa / )(1sU =ak (13) 式中參數(shù) )(sUa 為輸出電壓， )(1sU 為輸入電壓， ak 為放大倍數(shù)。 （ 3） 衡量一個系統(tǒng)是否完成以上兩點，把要求劃為三大性能指標來評價： 穩(wěn)、快、準。根據(jù)計算和簡化可得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)。需要對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。 利用滯后網(wǎng)絡進行串聯(lián)校正的基本原理 利用滯后網(wǎng)絡的高頻復制衰減特性，可以使已校正系統(tǒng)的截止頻率下降。 39。39。39。 39。20 lg ( ) 01 ccbLbT????? 得出 b= T= 滯后網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)： 1 1 0 .2 4() 1 1 0 .5 6c b T s sGs T s s???? （ 118） 所以，校正后的開環(huán)傳遞函數(shù)為 ： `0 )(sG = ))(( )(3 7 9 22 sss s?? ?= sss s 3 3 7 9 1 023 ?? ? （ 119） 對校正后的系統(tǒng)進行 Matlab仿真 １５ 圖 111 校正后的 bode圖 仿真程序 num=[,3792] den=[,0] sys=tf(num,den) [mag,phase,w]=bode(num,