KSD-1型晶闸管直流随动控制系统的分析与校正.doc

前言
这次课程设计是基于自动控制理论，重要是练****自动控制系统校正办法。本报告重要是采用教师课上所教串联校正办法：串联滞后校正，串联超前校正，串联滞后-超前校正。然后分别按照预定系统指标进行设计，求出校正系统传递函数，得出校正后系统传递函数。最后通过matlab软件来加以验证校正好系统各项性能指标，若满足规定则求出校正系统网络参数，否则返回去变化校正时选取参数，继续校正直到符合规定为止。
在撰写报告过程中也许会有许多不规范地方，但愿教师能指出错误。谢谢！
编 者
3月
目录
自动控制理论课程设计任务书 - 1 -
KSD-1型随动系统工作原理和性能指标 - 2 -
重要环节数学模型 - 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分析及校正。
二、目和规定：
1、运用所学《反馈控制理论》知识分析 KSD—1型随动自动控制系统，并设计该系统校正装置，使之满足给定指标规定。通过本课程设计，加深对反馈控制理论掌握、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关于部件分析研究、计算、校正、调试能力。
3、提高实验技能，理解设计环节，培养学生分析问题和解决问题能力。
三、设计内容：
1、理解 KSD—1 型晶闸管直流随动系统实验装置总体构造、重要单元作用和工作原理。
2、求取各环节数学模型。
3、设计校正环节，使整个系统达到给定性能指标。
4、每个同窗必要独立完毕课程设计报告，并由指引教师进行质疑考核。
四、课程设计报告内容：
1、整个装置工作原理及任务指标。
2、重要环节数学模型求取。
3、校正装置设计。
4、整个装置性能指标验算。
5、校正网络实现。
6、收获体会和存在问题分析。
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小功率随动系统。为了改进系统动态品质指标，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随动系统，系统采用变压式自整角机对，用来测量两个机械转角差，当系统静止时两个自整角机转子相对于三相绕组夹角之差为零。两个自整角机处在平衡状态，自整角接受机输出绕组没有电压输出，整个系统处在协调状态。假设系统有一输入角，这时，自整角机转子相对于三相绕组夹角差不为零，于是自整角接受机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，必要通过低通滤波器消除不必要频率成分，取出近似正比于误差角直流有效讯号，（具备正、负极性）加到线性组件反向输出端，通过电压放大后，加到同相器TX和反相器PX同相和反相输入端作为可控硅（简称S、C、R），控制角控制信号，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，通过减速器i同步带动自整角接受机转子转动，直至跟上转角后，系统重新处在平衡，为了使系统正常工作，改进系统动态品质，必要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）震荡次数不大于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。
执行电机类型
型号
功率
电流
电压
转速
激磁电压
直流执行电动机
S569
160
瓦

安
110
伏
3300
转/分
110
伏
重要环节数学模型
1、敏感元件—自整角机
本系统采用图1所示变压器式自整角机对，用来测量两个机械轴转角差。
自整角机发送机转子与输入轴相接。接受机转子和系统输出轴相连，自整角机对必要事先校正零位。
图1
变压式自整角机对原理图
拟定自整角机对传递函数
假设系统输入角为，系统输出角为，角为系统误差角，即，如图1所示。
设在激磁绕组上加交流电压