KSD-1型晶闸管直流随动控制系统的分析与校正

前言

这次的课程设计是基于自动控制理论的，主要是练习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c S 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1θ，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c U ，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o K 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1CP 或2CP 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c S 的转子转动，直至c S 跟上r S 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）静态误差不大于0.5度。 （3）震荡次数小于2次。 （4）超调量≤30% 。 （5）调节时间≤0.7秒。

（6）系统速度误差≤1度（最大速度为50度/秒）。r=50t

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