位置隨動系統(tǒng)課程設(shè)計(參考版)
2025-01-19 10:07本頁面
【正文】 總之，無論是在教學(xué)中研究還是在工程設(shè)計中，MATLAB軟件都起者十分重要的作用。綜上所述，三環(huán)位置隨動系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)精度能滿足系統(tǒng)的要求，同時在跟隨性能指標(biāo)滿足要求的情況下，通過PID的串聯(lián)校正，快速響應(yīng)也大大改善。可以使動態(tài)響應(yīng)更快。在最佳調(diào)節(jié)器的整定中，一般要求，超調(diào)量，由表32，可選。一般都采用PI調(diào)節(jié)器。我們可以知道以下結(jié)論：系統(tǒng)主要要求有良好的跟隨性能，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計；如果主要有良好的抗擾性能，則選擇典型II型系統(tǒng)。還有我們也能熟練的使用MATLAB軟件，增強(qiáng)了實踐動手能力。結(jié) 論通過本次設(shè)計，我們了解了三環(huán)位置隨動系統(tǒng)的基本組成和系統(tǒng)的基本原理。兩個系統(tǒng)都是穩(wěn)定的，抗擾性能滿足要求，但給定參數(shù)的三環(huán)隨動系統(tǒng)跟隨性能指標(biāo)中的動態(tài)響應(yīng)要更快些，峰值時間短一些說明靈敏度和穩(wěn)定性也要好一點(diǎn)，兩個系統(tǒng)的超調(diào)差別不大。也可以驗證經(jīng)計算得到的直流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器參數(shù)的不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時間需要調(diào)整。驗證計算時不滿足校驗近似條件的正確性。圖312 經(jīng)計算的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器組成的三環(huán)隨動系統(tǒng)的仿真圖 MATLAB仿真結(jié)果分析首先比較電流環(huán)的仿真圖，圖52的階躍響應(yīng)曲線的超調(diào)量要比圖54的要大，而前者的調(diào)節(jié)時間要比后者小，峰值時間相差不大。經(jīng)計算的電流調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器組成的三環(huán)隨動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖511所示。橫坐標(biāo)表示時間，單位為秒。如圖312所示三環(huán)隨動系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。橫坐標(biāo)表示時間，單位為秒。如圖310 所示三環(huán)隨動系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。第三章 三環(huán)隨動系統(tǒng)的MATLAB仿真及其結(jié)果分析 三環(huán)位置隨動系統(tǒng)的MATLAB仿真 給定參數(shù)的三環(huán)隨動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖39所示。同樣選擇，可滿足系統(tǒng)的快速響應(yīng)。 轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖2．轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的選擇 在第三章已經(jīng)提到，同直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器選擇不同，在電流和轉(zhuǎn)速兩個環(huán)之外還有位置環(huán)，所以轉(zhuǎn)速環(huán)也應(yīng)設(shè)計成典型I型系統(tǒng)，選擇PI調(diào)節(jié)器。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計1．電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)的一個環(huán)節(jié)，我們可以求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù) 忽略高次項， 可降階近似為 近似條件為 式中——轉(zhuǎn)速環(huán)的開環(huán)頻率特性的截止頻率。我們可以看出計算得到的電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)與給定的一致但時間常數(shù)不一致。希望電流超調(diào)量，可以使動態(tài)響應(yīng)更快。3．電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算可以看出，電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)是和其中已選定，待定的只有比例系數(shù)可根據(jù)所要的動態(tài)性能指標(biāo)選取。上述結(jié)果是在假定條件下得到的，現(xiàn)將用過的假定條件歸納如下，以便具體設(shè)計時校驗。 如圖46所示,為電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。再從動態(tài)要求上看，實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要因素。 由于比小的多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為 （212）電流環(huán)簡化的近似條件為 （213） 2．電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇 首先考慮應(yīng)把電流環(huán)校正成哪一類典型系統(tǒng)。 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計1．電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化 在圖24中，在一般情況下，系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)電時間常數(shù)，因此轉(zhuǎn)速的變化往往比電流變化慢的多，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化較慢的的擾動，在電流的瞬變過程中，可以認(rèn)為反電動勢基本不變，即 。但設(shè)計方法一樣。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，應(yīng)首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)節(jié)看作是三環(huán)系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，最后是位置調(diào)節(jié)器。計算過程如下：電動機(jī)的額定效率為 電動機(jī)的電樞電阻為 電動機(jī)的電動勢系數(shù)為 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)為 位置隨動系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（未考慮校正裝置） 按工程設(shè)計方法設(shè)計三環(huán)隨動系統(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)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用如前所述的工程設(shè)計方法來設(shè)計轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器。電力電子變換器的增益，電壓放大器的增益，相敏整流器的放大系數(shù)由計算決定。傳遞函數(shù)近似為積分環(huán)節(jié) 三環(huán)隨動系統(tǒng)功率大，采用低轉(zhuǎn)速的直流伺服電機(jī)，所以本設(shè)計取消減速器。傳遞函數(shù)為
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