DOC《课程设计说明书》

1、K2―第

1、第2级运放增益 Ke―功率放大器增益 Km―电动机传递系数 Tm―电动机时间常数

四、系统部件特性测试 4.1主要设备仪器 1. 直流稳压电源 2. 模拟示波器 3. 数字存储示波器 4. 数字万用表 5. 毫伏表 6. 直流电机及测速机 4.2功率放大器特性测定 将输入电压接到功放输入端,并用万用表输入信号幅值,功放输出端接R,用毫伏表测量输出端电压幅值. 则Ke=V0/Vin=1 4.3电动机的传递函数 因控制电机电枢绕组电感电动机转子惯量影响很小,在建立电动机的数学模型时,常将电枢绕组的电感忽略不计.这样,电动机的传递函数可近似用下式表示: 式中 Ui――电机的输入电压 Uo――电动机输入的角速度. 因此,确定了电动机的时间常数Tm和传递函数Km,电动机的传递函数即被确定. 4.4 电动机时间常数Tm测定 在开环系统中,由于放大器都可以认为是无惯性环节,直接操纵开关K对电动机施加阶跃输入作用,将测速发电机的输出电压接到存贮示波器保存,记录电动机转速变化的阶跃响应曲线.根据这条曲线从0上升到稳态值的0.632倍的时间即是Tm.记录阶跃响应曲线时,间断操作时间开关K,输入不同幅值的阶跃信号,记录不同输入对应的Tm值. 带大惯性轮负载 Vin/v

5 10

15 Tm/ms

68 70

72 Tm平均值/ms

70 4.5电动机传递系数Km测定 直接利用直流测速发电机来测量转速,该测速发电机的传递函数系数Kt=1.因此,电动机的传递系数: Ua/v

5 10

15 Ut/v 9.6 20.2 31.3 得出: Km=2 所以原系统的开环传递函数为: G(s)=k1*k2*ke*km/s*(Tm*s+1)=4.0*2.0/s*(0.07s+1) 未校正系统阶跃响应 如图所示为原系统的闭环阶跃响应: σ% =(1.19-1)/1*100%=19%、ts= 547ms 所以原系统无法满足指标要求,需要进行校正. 系统校正设计 通过引入比例环节,能迅速反应误差,减少稳态误差,减少调节时间.引入微分环节能抑制误差,防止过冲而导致振荡.所以选择超前校正环节对系统进行校正,利用PD的相角超前特性,改善系统的动态性能. 对于原系统G(s)=16/s*(0.07s+1)有: L(w0)=20*log31.2/(0.07*w0*w0)=0 得出w0=28 rad/s r0=180°-90°-arctan(0.07w0)= 42° 系统的最大超前角: =r-r0+15°=60°所以a=(1+sin)/(1-sin)=14 又L(wc)=0 得: Wc=54 rad/s Wm=Wc=54 rad/s所以T=1/Wm*=0.03 得出校正器的传递函数为: Gc(s)=(0.07s+1)/(0.007s+1) 又根据误差为2%故校正内设放大倍数为4倍故Gc(s)=4*(0.07s+1)/(0.007s+1) 校正后系统的 matlab仿真 σ% =(1.03-1)/1*100%=3%、ts= 60.3ms 所以符合系统指标要求. 电路设计及参数选择 8.1仿真图: 8.2 Protel原理图: 8.3校正原理图: Kp=(H2+H3)/H1=4 aT=(H1//H2+H4)*c=0.07 求得: H1=3.5k H2=7K H3=7K H4=66.5K C=1uf

九、电路制作与调试: 实际电路中,采用LM324四运放,双电源供电,提高了精度.电阻采用精密可调电位器,同时引出测试点,方便调试.做pcb时,加粗线路,并且敷铜,提高电路板抗干扰能力.涂上酒精松香溶液,防止线路氧化. 9.1.原系统PCB图: 9.2校正部分PCB: 做完电路板后,先检查电路是否虚焊、搭线,再检查电源是否短路.确保无误后再接到系统中调试.首先按照理论设计的参数,调好电阻电容,给系统输入阶跃信号,用万用表测量输入输出电压,观察示波器输出波形,测量校正后系统的性能指标.如果不符合指标要求,再慢慢调整电路.

十、课程设计过程与心得体会 10.1 课程设计过程

1、通过认真听取老师的讲解,了解了随动系统的基本原理和组成.