自动控制课程设计汇总

1、电气工程学院课程设计报告课程名称： 自动控制理论 设计题目： KSD-1型晶闸管直流随动 控制系统的分析与校正 专 业： 自动化 班 级： 三班 学号： 20110220317 学生姓名： 李秀丽 时 间： 2014.2-2014.3 以下由指导教师填写分项成绩：出勤 成品 答辩及考核 总 成 绩：总分 成绩 指导教师（签名）： KSD-1型晶闸管直流随动系统分析与校正 前言一、 KSD-1型晶闸管直流随动系统是按输入角度与反馈角度之间的偏差原理进的。它 采用自整角机作位置测量元件，晶闸管做功率放大元件和直流伺服电动机做执行元件，属小功率随动系统，为了提高系统稳定精度和动态品质，在系统中加入P

2、ID串联或并联校正装置。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矫正器。本系统是采用电枢控制直流伺服电动机的随动系统，系统采用变压式自整角机对，用来测量两个机械轴的转角差，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。 KSD-1 型随动系统性能指标（校正后）： （1）输入轴最大变化速度50度/秒；最大角速度50度/。 （2）静态误差不大于0.5度。 （3）振荡次数小于2次。 （4）超

3、调量30%。 （5）调节时间0.7s； （6）系统速度误差1度（最大速度50度/秒），r=50t。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2.2 安110 伏3300 转/分110 伏二、随动系统原理简图和方块图 3、 系统中有关环节的传递函数1、 敏感元件自整角机本系统采用如图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。假设：系统的输入角 ；输出角 ， 为系统的误差角：在发送机 的激磁绕组上加交流电压 则在接收机 的变压器绕组上输出的感应电势为 接收机的感应电势通常随动系统工作期间，失调角 是比较小的，输出电压曲线可看成直线 自整角

4、机对的传递函数可以看作一个线性放大环节 实验测得的输出特性如下自整角机对的传递函数为2、相敏整流元件与低通滤波器系统相敏整流选用二极管全波桥式整流。相敏整流的特点是输出直流电压的极性能反映输入交流信号的相位，输入为自整角机变压器的输出电压 ，交流同步电压 为参考电压。实验测得的相敏整流电路的输入-输出特性如下系统的相敏整流传递函数 低通滤波器的作用是减小相敏整流器输出电压的脉动成分，消除不必要的高频成分。低通滤波器的传递函数为 3、 电压放大环节相敏整流输出电压经滤波器后的直流信号加到电压放大器的反向端，电压放大环节的输出为Usc。电压放大器的传递函数为4、可控硅放大器可控硅放大器是延迟环节，

5、最大延迟时间取决于可控整流相数和电源频率m整流相数f 供电电源频率可控硅放大器的传递函数为所以，可控硅放大器的传递函数近似为5、直流伺服电动机直流伺服电动机的传递函数为因为所以函数化简为 通过实际计算6、 减速器减速器的作用是将直流伺服电动机的角速度按照一定的减速比转化成低速的转速。所以，减速器的传递函数为其中， i 为减速比 i=216 未校正系统框图：即校正后系统框图应为四、校正装置的设计及整个装置性能指标的验算根据性能指标的要求对系统进行校正。由性能指标（1）、（2）、（6）可得所以高阶系统频域指标与时域指标的关系谐振峰值超调量调节时间其中 因为Mp%30%，ts0.7s； 所以， 12

6、.7066rad/s计算未校正系统的性能指标首先写出未校正系统的开环传递函数 设K= 其中i=216 则K=1.15842 则 G(s)=K*未校正前num1=1;den1=0.00003 0.00683 0.393 1 0;>> mag1,phs1,w=bode(num1,den1)>> margin(mag1,phs1,w)将未校正系统串联一个比例环节使G(s)=*使用Mutlab软件求取未校正系统的性能指标。程序num1=50;den1=0.00003 0.00683 0.393 1 0;>> mag1,phs1,w=bode(num1,den1)&g

7、t;> margin(mag1,phs1,w)=11.3330rad/s由阶跃响应图计算得Mp%=97%Ts=27s因此该性能指标不符合要求，我采用两个串联超前环节对系统进行校正首先取所以求其性能指标>> num2=8.35 50;>> den2=0.00003 0.00683 0.393 1 0;>> mag2,phase2,w=bode(num2,den2);>> margin(mag2,phase2,w)得 rad/sec由于<不符合要求故添加第二个串联超前校正环节首先取所以求其性能指标程序 num3=0.3674 10.55

8、50;>> den3=0.000000005 0.000002039 0.00028515 0.017621 0.42 1 0;>> mag3,phase3,w=bode(num3,den3);>> margin(mag3,phase3,w)>> t=0:0.002:5'>> numc1,denc1=cloop(num1,den1);>> y1=step(numc1,denc1,t);>> numc3,denc3=cloop(num3,den3);>> y3=step(numc3,denc3,t);>> plot(t,y1 y3),grid>> t=0:0.002:30'>> numc1,denc1=cloop(num1,den1);>> y1=step(numc1,denc1,t);>> numc3,denc3=cloop(num3,den3);&