【文章內(nèi)容簡介】 動，此時系統(tǒng)實現(xiàn)了輸出量 Y(t)對輸入量 X（ t） 的復現(xiàn)。當 X（ t） 隨時間變化時， Y(t)就跟著 X（ t） 作同樣變化，這種現(xiàn)象就稱為隨動。 隨著機電產(chǎn)品及電子元件的不斷發(fā)展與完善，圖中各環(huán)節(jié)均可采用多種不同的元器件來實現(xiàn)?，F(xiàn)將組成系統(tǒng)的元部件按職能分類主要有 以 下幾種。 測量元件：是用來檢測被控制對象的物理量，如果這個物理量 是非電量，一般要轉(zhuǎn)換為電量。如電位器、旋轉(zhuǎn)變壓器或自整角機用于檢測角度轉(zhuǎn)換成電壓；熱電偶用于檢測溫度轉(zhuǎn)換成電壓；測速發(fā)電機用于檢測電動機的速度轉(zhuǎn)換成電壓。而光電脈沖發(fā)生器作為位置與度的檢測元件應用在微機位置控制系統(tǒng)及微機速度控制系統(tǒng)中。 放大元件：其職能是將偏差信號進行放大，用來推動執(zhí)行電機去控制被控對象?？捎镁w管、晶閘管、集成電路等組成的電壓放大級和功率放大級將偏差信號放大。 執(zhí)行元件：其職能是直接推動被控對象，使其被控量發(fā)生變化。用來作為執(zhí)行元件的有電動機等。 測量元件小信號放大器功率放大器執(zhí)行電機 減速器 對象e ( t )+X ( t )Y ( t )第 2 章 系統(tǒng)的構(gòu)成及原理 5 減速器：其職能是實現(xiàn)執(zhí)行元件與負載之間的 匹配。由于執(zhí)行元件常為高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的電動機，而負載通常均為低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩，所以在執(zhí)行元件到負載之間需要引入減速器以達到兩者之間的匹配，減速器為一齒輪組 [3]。 系統(tǒng)組成部分 （ 1）自整角機組 DI— 44 和 SS— 405；（ 2）相敏整流和濾波電路；（ 3）電壓及功率放大器；（ 4）直流伺服電動 機 SD— 15；（ 5）直流測速發(fā)電機 ZCF— 211A；（ 6）減速器。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 2— 2 圖 2— 2 系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 該系統(tǒng)是按偏差原理進行工作的。兩個自整角機接成變壓器工作狀態(tài)。當系統(tǒng)處在協(xié)調(diào)位置（ θ1=θ2 ）時 ,自整角機變壓器無輸出電壓。當系統(tǒng)存在失調(diào)角 δ（ δ=θ1 θ2 ）時，接收機 KB 的輸出繞組就有電壓輸出，該電壓經(jīng)輸入變壓器加到全波相敏整流器上，其輸出是脈動成分較大的直流信號，經(jīng)低通濾波器消除高次諧波，得到正比于失調(diào)角的直流有效信號，該直流信號經(jīng)電壓放大器放大后，同時加到同相器 TX 的同相輸入端和反相器 FX 的反相輸入端，經(jīng)觸發(fā)器線路 CF1 和 CF2產(chǎn)生觸發(fā)脈沖去觸發(fā)可控硅，由可控硅功率放大器的輸出來控制伺服 電動機 SD—15， 經(jīng)過減速器 I 除帶動負載外，同時帶動 KB 的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，直至 KB 跟上 KF 的轉(zhuǎn)110 VKF KBCF 1CF 2UiSDiS C R 1S C R 2～相敏整流+8 FC 21++TXFXK = 1K = 1CF CF 1CF 2河北師范大學職技學院學士學位論文 6 角，即 θ1=θ2 ，系統(tǒng)達到新的協(xié)調(diào)位置。 系統(tǒng)中還采用了測速發(fā)電機負反饋，以提高系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定 性 。第 3章 數(shù)學模型 7 第 3 章 數(shù)學模型 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)原理圖如圖 3— 1 圖 3— 1 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng) 各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) 傳遞 函數(shù)：在初始條件為零時，線 性 定常系統(tǒng)或元件輸出信號的拉 氏 變換式 Y(s)與輸入信號的拉 氏 變換式 X（ s）之比 ,稱為該系統(tǒng)或元件的傳遞函數(shù)，通常 傳遞函數(shù)可用 ()SG 表示，即 ( ) ( ) ( )S S SG Y X? 自整角機 它可看成一個比例環(huán)節(jié)。 一般有： ?sin12 mUU ? 其中 21 ??? ?? — 系統(tǒng)角偏差 ， ?? 901 ?—mU 時 同步變壓器轉(zhuǎn)子的最大輸出。當偏差角 ? 較小時 , ???sin ,令mUK 11? ,則 ?11 KU ? ,對上式兩邊進行拉氏變換 ,求得傳遞函數(shù)為： G1(s)= 2( ) ( )U s s? =K1, K1= 相敏整流器和低通濾波器 在相敏整流器的輸出端并聯(lián)著濾波電容，以濾去輸出信號的高 次諧波，所以相敏整流器和低通濾波器可視為慣性環(huán)節(jié) 。 其傳遞函數(shù)為 ： G2(s)= 211K TS? , T1=, K2= 電壓放大器 電壓放大器是一個比例環(huán)節(jié)，所以其傳 遞 函 數(shù) 為： G3(s)= ( ) ( )OU s Ui s =K3, K3=1 可控硅放大器 當可控硅工作在單相整流時延遲時間較?。? 秒），故可認為是比例環(huán)節(jié) .其傳遞 函 數(shù) 為： G4(s)=Kscr, Kscr= 測速發(fā)電機 直流測速發(fā)電機作為反饋元件 將轉(zhuǎn)速測出，其輸出電壓反饋到放大器輸入端，與給定電壓比較。 測速發(fā)電機 ZCF— 221A(ZCF16)的參考數(shù)據(jù)為：電樞電壓 51177。 ，電流 ，轉(zhuǎn)速 2400r/min，負載電阻 2021? 。 其傳 遞 函 數(shù) 為： G5(s)= ( ) ( )Us ns =Kf, Kf=， H（ s） = +自整角機濾波器功率放大伺服電機相敏整流電壓放大測速電機減速器+河北師范大學職技學院學士學位論文 8 減速器 實現(xiàn)電機與負載之間的匹配。它的工作原理就是利用各級齒輪傳動來達到降速的目的 .其傳遞函數(shù)為： G6(s)=1si , i=— 為傳動比 直流伺服電動機 其傳遞函數(shù)為： G7(s)= 2(1 ) ( 1)T s m mK T T s T s?? ，其中 Ts— 電磁時間常數(shù)， Tm—機電時間常數(shù)，一般 Ts〈〈 Tm，故可忽略 Ts， 所以化簡后傳遞函數(shù)為：G7(s)= 7 ( 1)mK T s? ， K7=， Tm= 數(shù)學模型及傳 遞 函 數(shù) 由隨動系統(tǒng)各環(huán)節(jié)組合可得 系統(tǒng) 數(shù)學模型如圖 3— 2 ++)(1 sG )(2 sG )(3 sG )(4 sG )(5 sG )(6 sG )(7 sG 圖 3— 2 系統(tǒng)數(shù)學模型 當未加校正時，測速反饋也不存在 時 ， 該 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 323 8 7 . 6 3 8 7 . 6() ( 1 0 . 7 5 ) ( 1 0 . 0 0 7 3 5 ) 0 . 0 0 5 5 1 0 . 7 5 7 3 5OGS s s s S S S??? ? ? ? (31) 由此 可得 閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 32() 38 () 1 ( ) 05 51 57 35 38 OGSs G S S S S? ? ?? ? ? ? (32) 系統(tǒng)穩(wěn)定性判別及系統(tǒng)校正 對控制系統(tǒng)的基本要求一般可歸納為：穩(wěn)定性、準確性（穩(wěn)態(tài)精度）和快速性，簡單說就 是穩(wěn)、快、準。這三方面要求又有許多具體的性能指標來體現(xiàn) 。常用的時域指標有超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等，頻域指標有頻帶、截止頻率、穩(wěn)定裕度等但所有這些指標必須以穩(wěn)定性為前提。這是因為控制系統(tǒng)在實際運行中，總會受到外界和內(nèi)部的一些干擾因素的影響，一個不穩(wěn)定的系統(tǒng)，當它受到內(nèi)部或外界擾 動時，系統(tǒng)中各物理量偏離其原平衡工作點，并隨時間推移而發(fā)散。即使在擾動消失后，也不能恢復到原來的平衡狀態(tài)。因此 穩(wěn)定性 是控制 系統(tǒng)的重要性能指標之一 ，也是系統(tǒng)能正常工作的首要條件。分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性并保證系統(tǒng)穩(wěn)定的措