转子,控制,绕线机

转子绕线机控制系统矫正设计

转子绕线机控制系统

绕线机用直流电机来缠绕铜线，它应该能快速准确地绕线，并使线圈连贯坚固。采用自动绕线机后，操作人员只需从事插入空的转子、按下启动按钮和取下绕线转子等简单操作。

下图为绕线机控制系统

控制器的设计要求

1、系统对斜坡输入响应的稳态误差小于10％，静态速度误差系数Kv=10；

2、系统对阶跃输入的超调量在10％左右；

3、 按∆=2％要求的系统调节时间为3s 左右。

设计过程

由控制系统的结构图可知，系统为I 型系它 响应阶跃输入的稳态误差为零，系统对单输

入的稳态误差为： 其中： 其中Gc （s ）为待设计的控制器（校正网络）。

由于原系统不能满足其静态速度误差系数Kv=10，故在滞后-超前网络中应加入一个增益放大器。将放大环节和原系统一起分析。150()10%ss v

e K K

∞==≤0()lim 50

c v s G s K →=

此时校正网络的频率特性为

由于要加一个增益放大器此时解得K ≥500, 故此时K 值取500.

二）绘制未校正系统的对数幅频特性，求出待校正系统的截止频率、相角裕度及幅值裕度h （dB ）。

(1/)(1/)()(1/)(1/)

a b c a b j j G j ja j a ωωωωωωωωω++=++

由图像可知待校正系统的截止频率 相角裕度 幅值裕度

三）在待测系统对数幅频特性上，选择从-20dB/dec 变为-

40dB/dec 的交接频率作为校正网络超前部分的交接频率ᾠb = 5rad/s

根据响应速度要求，选择系统的截止频率 和校正网络衰减因子1/a 。要保证已校正系统的截止频率为所选的 ，下列等式应成立：

式中 可由待

校正系统对数幅频特性的-20dB/dec,延长线

在 处的数值确定。

根据主导极点思想，可将校正后的系统等价为二阶系统

解得 ' 5.72/c rad s

ω='11.4

γ=3.52h dB

≈'''''20lg ()20lg 0

c b c a L T ωω-++=1b b

T ω='''''()20lg c b c L T ωω+''c ω21%100%e πξξσ--=⨯ 4.43s n

t ξω=≤0.59ξ=

即校正后的相角裕度 截止频率

则有 解得 五）根据相角裕度要求，估算校正网络之后部分的交接频率 校正后的频率特性则为

则有 则校正后的开环传递函数为

''58.51γ=''42142 1.80

c n ωωξξ=+-≥20lg 5.35

a =1.85

a ≈a

ω10(1/0.78)()(1 1.85/0.78)(1/9.25)(1/10)

j G j j j j j ωωωωωω+=+++'''''''''' 1.85180arctan 90arctan arctan arctan 9.25101.8 3.3368.78arctan arctan a a a a

ωωωω

γωωωω

=+----=+-0.78

a ω=10(1/0.78)()(1 1.85/0.78)(1/9.25)(1/10)s G j s s s s ω+=+++

此时的超调量过大，达到34%左右，调节时间基本符合要求！故还需调整。因为原传递函数不能改变，所以只能对校正系统的传递函数进行调整，滞后-超前网络中有三个参数，对三个参数进行按照其关系比例调整。经过调整，基本符合要求。