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计算机控制技术课程设计

——一类位置随动系统的滞后校正

指导老师：李斌张祥

学校：重庆交通大学

专业班级：机电子1001班

学号：

姓名：陈彦如

设计时间：2013年6月

目录

1位置随动系统原理1

1.1位置随动系统原理图1

1.2部分电路分析2

1.2.1自整角机2

1.2.2功率放大器3

1.2.3两相伺服电动机SM3

1.2.4测速发电机TG5

1.2.5减速器5

1.3各元部件传递函数6

1.4位置随动系统的结构框图6

1.5位置随动系统的信号流图6

1.6相关函数的计算7

1.7开环系统频域特性求解7

1.8对系统进行Matlab仿真8

2加入校正装置后的系统分析9

2.1校正要求9

2.2PD校正原理9

2.3PD控制改善阻尼比的实现10

2.4滞后校正能否改善系统稳定性的说明11

2.5对校正后的系统进行Matlab仿真12

3系统校正前后的比较分析12

4总结体会14

参考文献14

1

1位置随动系统原理

随动控制系统又名伺服控制系统。其参考输入是变化规律未知的任意时间函

数。随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在

规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如导弹发射架控制系统，雷达天

线控制系统等。其特点是输入为未知。伺服驱动系统（ServoSystem）简称伺服

系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。

使用在伺服系统中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量较大等

特点，这类专用的电机称为伺服电机。当然，其基本工作原理和普通的交直流电

机没有什么不同。该类电机的专用驱动单元称为伺服驱动单元，有时简称为伺服。

1.1位置随动系统原理图

图1-1位置随动系统原理图

图示为一位置随动系统，放大器增益为Ka=40，电桥增益k3,测速电机增



益k0.16V.s，Ra=7.5Ω，La=14.25mH，J0.0062kg.m2，

t

Ce=Cm=0.42N.m/A,f=0.18N.m.s,减速比i=0.1。

理想化后，我们认为该系统由取信号模块，信号处理模块，信号输出模块，

信号反馈模块构成。取信号模块由测量元件和电路构成，信号处理模块由放大器

构成，信号输出模块由驱动伺服电机SM的电路以及减速器构成，信号反馈模块

由负载通过传动机构构成。

系统工作原理：

位置随动系统通常由测量元件、放大元件、伺服电动机、测速发电机、齿轮

系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，其原理图如图1-1所示。

2

在图1-1中测量原件为由电位器Rr和Rc组成的桥式测量电路。负载就固

定在电位器Rc的滑臂上，因此电位器Rc的输出电压Uc和输出位移成正比。当

输入位