【正文】 夠起到及時(shí)的抑制作用，使之對(duì)位置環(huán)的工作影響很小。按用途不同，自整角機(jī)可分為力矩式自整角機(jī)和控制式自整角機(jī)兩類(lèi)。放大系數(shù) 5?aK ，函數(shù)關(guān)系 UKU ac ?? 。按照設(shè)計(jì)多環(huán)控制系統(tǒng)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內(nèi)環(huán)開(kāi)始，逐步向外擴(kuò)展。在三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)中，已知有 20?sK ，sTl ? ， sTm ? ， ?R ,電流反饋系數(shù) 2?? 。 圖 310 三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)的仿真圖 由圖 310可知 系統(tǒng)的跟隨性能指標(biāo)為 ： 超調(diào)量 ?? %，調(diào)節(jié)時(shí)間 ?st ，峰值時(shí)間 ?pt 。加深了對(duì)直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)用工程法設(shè)計(jì)隨動(dòng)系統(tǒng)有了深入的了解。 利用 simulink 的函數(shù)庫(kù)控制模塊連接可以很容易地對(duì)系統(tǒng)見(jiàn)建模，按下仿真按鈕可以啟動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的仿真，而且仿真過(guò)程是相互的，因此可以隨意改變仿真參數(shù)，利用 MATLAB 對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)做適當(dāng)?shù)倪m時(shí)校正可以增強(qiáng)系統(tǒng)的性能。 最后比較整個(gè)三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng) PID校正后。 圖 59 三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框圖 用 MATLAB仿真結(jié)果如圖 310所示 。 圖 46表明，電流環(huán)的控制對(duì)象是雙慣性型的，要校正成典型 I型系統(tǒng)，顯然采用 PI型的電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫(xiě)成 sT sTKsW iipiA C R )1()( ?? 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇 ai TT? 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖便成典型形式，其中 RT KKKK i ipiI 1? 繪出了校正后的開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)幅頻特性。 三環(huán) 隨動(dòng) 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 三環(huán) 隨動(dòng) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 已知直流 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為 Z221，銘牌參數(shù)， WPn 400? ， vUn 110? ，AIn ? ， min1000 rnN ? 。自整角機(jī)還包括相敏整流器 URP，可以把它當(dāng)作自整角機(jī)的一部分，相當(dāng)于一個(gè)電壓放大器，并反映 m?? 的極性，放大系數(shù) ?rpK 2，當(dāng)然它在數(shù)學(xué)模型中也不會(huì)出現(xiàn)?；陔姶鸥袘?yīng)原理的位置傳感器有自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器等，是應(yīng)用比較廣泛的模擬式位置傳感器，可靠性和精度都比較高。 和雙閉環(huán)控制系統(tǒng)一樣，多環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法也是從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，逐個(gè)設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)器。這里就不 做介紹。在現(xiàn)代機(jī)器人、汽車(chē)電子機(jī)械等大功率設(shè)備中 ， 為了減少機(jī)械裝置，傾向于采用低速電機(jī)直接傳動(dòng)，可以取消減速器。 3．電壓和功率放大器以及拖動(dòng)系統(tǒng)都必須是可逆的。 第一章 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的概述 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的概念 位置隨動(dòng)系統(tǒng)也稱(chēng)伺服系統(tǒng)，是輸出量對(duì)于給定輸入量的跟蹤系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)于位置指令的準(zhǔn)確跟蹤。 4． 控制系統(tǒng)應(yīng)能滿(mǎn)足穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)快速響應(yīng)的要求，其中快速響應(yīng)中，更強(qiáng)調(diào)快速跟隨性能。 以上五個(gè)部分是各種位置隨動(dòng)系統(tǒng)都有的，在不同情況下，由于具體條件和性能要求的不同，所采用的具體元件、裝置和控制方案可能有較大的差異。 4．磁性編碼器 和光電編碼器一樣，磁性編碼器也是由位移量變換成數(shù)字式電脈沖信號(hào)的傳感器，近年來(lái)發(fā)展相當(dāng)迅速，已有磁敏電阻式、勵(lì)磁磁環(huán)式、霍耳元件式等多種類(lèi)型。按此規(guī)律，對(duì)于如圖 12所示的三環(huán)位置隨動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)首先設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器 ACR，然后將電流環(huán)簡(jiǎn)化成轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，和其它環(huán)節(jié)一起構(gòu)成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR的控制對(duì)象，再設(shè)計(jì) ASR。本次設(shè)計(jì)采用的位置傳感器是自整角機(jī)。 3．電壓比較放大器（ A） 這是位置隨動(dòng)系統(tǒng)所必 須有的裝置。電力電子變換器的增益 201 ?? KKs ，電壓放大器的增益 5?aK ，相敏整流器的放大系數(shù) 由計(jì)算決定 。上述結(jié)果是在假定條件下得到的，現(xiàn)將用過(guò)的假定條件歸納如下，以便具體設(shè)計(jì)時(shí)校驗(yàn) 。 如圖 310 所示三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線(xiàn) 。兩個(gè)系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，抗擾性能滿(mǎn)足要求，但給定參數(shù)的三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要更快些，峰值時(shí)間短一些說(shuō)明靈敏度和穩(wěn)定性也要好一點(diǎn)，兩個(gè)系統(tǒng)的超調(diào)差別不大?？傊?，無(wú)論是在教學(xué)中研究還是在工程設(shè)計(jì)中， MATLAB 軟件都起者十分重要的作用。 結(jié) 論 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們了解了三環(huán)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的基本組成和系統(tǒng)的基本原理。橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒。 3．電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算 可以看出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)是 piK 和 iT 其中 iT 已選定，待定的只有比例系數(shù)可根據(jù)所要的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)選取。 計(jì)算過(guò)程如下： 電動(dòng)機(jī)的額定效率 為 400 ???? NNNN IU P? 電動(dòng)機(jī)的電樞電阻為 ??????? )()1(21 NNNa IUR ? 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)為 1m i ???????? rvn RIUCNaNNe 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù) 為 AmNCC em ????? ? 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（未考慮校正裝置） 按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)三環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 圖 45 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 應(yīng)用如前所述的工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器。放大器必須具有鑒別電壓極性的能力，輸出的控制的電壓 cU 也是可 逆的。與指令軸相聯(lián)的自整角機(jī)稱(chēng)為發(fā)送機(jī)，與執(zhí)行軸相聯(lián)的稱(chēng)作接收機(jī)。逐環(huán)設(shè)計(jì)可以使每個(gè)控制環(huán)都是穩(wěn)定的，從而保證整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。磁性編碼器也可以做成增量式或絕對(duì)值式，在數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)中有很好的應(yīng)用前景。位置傳感器將具體的直線(xiàn)或角位移轉(zhuǎn)換成模擬的 或 數(shù)字的電量，再通過(guò)信號(hào)處理電路或算法，形成與控制器輸入量相匹配的位置誤差信號(hào)。 這是一個(gè)電位器式的