ksd-1型晶闸管直流随动控制系统的分析.doc

前言 这次的课程设计是基于自动控制理论的,主要是练****自动控制系统的校正方法。本报告主要是采用老师课上所教的串联校正的方法:串联滞后校正,串联超前校正,串联滞后-超前校正。然后分别按照预定的系统指标进行设计,求出校正系统的传递函数,得出校正后系统的传递函数。最后通过matlab软件来加以验证校正好的系统的各项性能指标,若满足要求则求出校正系统的网络参数,否则返回去改变校正时选择的参数,继续校正直到符合要求为止。 在撰写报告的过程中可能会有许多不规范的地方,希望老师能指出错误。谢谢!编者2014年3月目录自动控制理论课程设计任务书 -1-KSD-1型随动系统的工作原理和性能指标 -2-主要环节数学模型 -3-串联相位滞后校正 -10-串联相位超前校正 -12-校正网络的实现 -16-心得与体会 -17-附录 -18-自动控制理论课程设计任务书一、题目:KSD—1型随动系统实验装置的分析及校正。二、目的和要求:1、利用所学的《反馈控制理论》知识分析KSD—1型随动自动控制系统,并设计该系统的校正装置,使之满足给定的指标要求。通过本课程设计,加深对反馈控制理论的掌握、理解,并使之与实际联系相结合。2、培养对自动控制系统及其有关部件的分析研究、计算、校正、调试的能力。3、提高实验技能,了解设计步骤,培养学生分析问题和解决问题的能力。三、设计内容:1、了解KSD—1型晶闸管直流随动系统实验装置的总体结构、主要单元的作用和工作原理。2、求取各环节的数学模型。3、设计校正环节,使整个系统达到给定的性能指标。4、每个同学必须独立完成课程设计报告,并由指导教师进行质疑考核。四、课程设计报告内容:1、整个装置的工作原理及任务指标。2、主要环节数学模型的求取。3、校正装置的设计。4、整个装置性能指标的验算。5、校正网络的实现。6、收获体会和存在问题的分析。五、工程图纸:1、校正网络电路图一张。2、伯德图一张。3、系统框图一张。六、设计时间:一周。KSD-1型随动系统的工作原理和性能指标工作原理:KSD-1型随动系统实验装置是采用自整角机作为反馈元件,线性运算放大器作为放大元件。可控硅作为功率放大元件,直流伺服电机作为执行元件的小功率随动系统。为了改善系统的动态品质指标,采用了直流测速发电机反馈作为并联校正,用电压放大器作为有源串联校正器。本系统是采用电枢控制直流伺服电机的随动系统,系统采用变压式自整角机对,用来测量两个机械的转角差,当系统静止时两个自整角机转子相对于三相绕组的夹角之差为零。两个自整角机处于平衡状态,自整角接收机的输出绕组没有电压输出,整个系统处于协调状态。假设系统有一输入角,这时,自整角机的转子相对于三相绕组的夹角差不为零,于是自整角接收机的输出绕组就输出误差电压,通过输出变压器加到全波桥式相敏整流器上,相敏整流器输出直流时,脉动很大,必须通过低通滤波器消除不必要的频率成分,取出近似正比于误差角的直流有效讯号,(具有正、负极性)加到线性组件的反向输出端,经过电压放大后,加到同相器TX和反相器PX的同相和反相输入端作为可控硅(简称S、C、R),控制角的控制信号,经触发线路或产生触发脉冲,去触发可控硅,有可控硅功率放大器输出控制伺服电动机转动,经过减速器i同时带动自整角接收机的转子转动,直至跟上的转角后,系统重新处于平衡,为了使系统正常工作,改善系统的动态品质,必须加入串联校正装置或并联校正装置。校正后系统性能指标:(1)输入轴最大变化速度50度/秒,最大角加速度50度/秒²。(2)。(3)震荡次数小于2次。(4)超调量≤30%。(5)调节时间≤。(6)系统速度误差≤1度(最大速度为50度/秒)。r=50t(7)执行电动机参数。 1、敏感元件—自整角机 本系统采用图1所示的变压器式自整角机对,用来测量两个机械轴的转角差。 自整角机发送机的转子与输入轴相接。接收机的转子和系统输出轴相连,自整角机对必须事先校正零位。图1变压式自整角机对的原理图 确定自整角机对的传递函数 假设系统的输入角为,系统的输出角为,角为系统误差角,即,如图1所示。 设在的激磁绕组上加交流电压(1) 则在接收机的变压器绕组上输出的感应电势为(2) 接收机的感应电势是一个调幅的载波信号,载波频率与发送机激磁电源频率相同,在工频情况下f=50周/秒,自整角机的输出特性如图2所示。 由图2(b)可见,输出电压的有效值是失调角的正弦函数(图中包络虚线)即(3) 通常随动系统工作期间,失调角(绝对值)是比较小的,其输出电压曲线可以看成直线,(3)式可近似写成(4) 由此可见,自整角机对的传递函数可看成是一个线性放大环节,即在处的