1、1设计报告正文第一章 直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1 广义对象的组成原理1.1.1 被控对象直流电动机工作原理和被控制量1、被控对象：电动机被控量：电动机的转速2、直流电动机的原理：基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝线链线圈的磁通发生变化，在线全中产生感应电势。2N 极下到导体中的电流流出纸面，用 表示。S 极下到导体中的电流流出纸面，用 表示载流导体在磁场中受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度为 L，其中流过的电流为 i,导体所在的磁通密度为 B，那么导体受到的磁力的值为 F=BLI 式中，F 的单位为牛顿（N） ；B 的单位为韦伯/米
2、2（Wb/m 2）;L 的单位为米（m） ；I 的单位为安（A） ；力 F 的方向用左手定则来确定。1.1.2 功率放大器的组成原理功放的作用是通过对控制信号的功率放大以产生足够的功率来驱动执行机构。功率放大器的工作原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率将电源转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的 倍， 是三极管的交流放大倍数。应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的 倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原来的 倍的大信号，这种现象成了功率
3、放大。而场效应管则是栅极变化一毫伏，原极电流变化一安，就成称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号来控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率输出，并非真的将功率放大了。3输入_-输出 nG(s)输入 G(s) n1.1.3 测速元件工作原理因此电刷两端的感应电势与电机的转速成正比，即电势值能表征转速的大小，因此直流测速发电机可以把转速信号转换成电视信号，从而用来测速。测速装置由电机，光栅盘，等组成。1.2 广义对象数学模型的建立1.2.1 广义对象时间响应特性的测试1.2.1.1 测试实验原理图G(s)= G（s）=)(sN输 出 量 (s)-1(s)= （可以消除干扰）输 入 量
4、（ s)(N1.2.1.2 测试过程与方法时域法：通过测量对应特定输入信号的系统输出响应，来确定系统的 传递函数。4按 t1/t2 的值估计结构形式i. 当 t1/t20.46,G(S)=K/(TS+1)n，n=（ +0.5） 2 n 为整数t/-075T= 2.16nt1.2.1.3 测试结果曲线转速为 2000 转分时的曲线：T1 时刻三张截图:5T2 时刻的三张截图:6N（0）及 N（）的截图:7当前 转速稳态值 C（）=1992 稳态时间 ts=0.11s0.8C()C(0)+C(0)=1660 0.4C() C(0)+C(0)=1074计算得：0359.2,1.0T)(7.6.084
5、6.03.21.2,.1ttt，综上，系统数学模型可近似为二阶惯性系统系统闭环传递函数为： )10359.)(1.0()Ss系统开环传递函数为： 95.0)135.0)(1.(9)1)(0 sssosG8D/A电压放大功率放大开关直流电机第二章 单闭环转速控制系统分析计算2.1 未校正闭环控制系统的结构图简单模型建立的步骤有：1)建立模型窗口。2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口，对模块进行连接，从而构成需要的系统模块。2.2 未校正系统的稳定性分析9一、未加校正时闭环系统稳定性分析用劳斯判据：s2 0.00003949 1s1 0.037 0s0 0.037 0可以判断出系统稳定。二、未
6、加校正时闭环系统的稳态误差分析图 2.1 稳态误差分析图(1).峰值时间 tp 阶跃响应曲线第一次越过稳态值而达到峰点需要的时间。(2).超调量 % 阶跃相应超出稳态值的最大偏差量与稳态值之比的百分数，即10%= 100%)(htp式中 为 h（t）的最大峰值； h()为 h(t)的稳态值；若 h()=1 时，超)(tp调量即为 %。一般情况下，超调量愈大，系统的瞬态响应振荡得越厉害，因此，超调量的大小在一定程度上反映了系统振荡的趋势。(3).调节时间 ts 响应到达并停留在稳态值的 5%误差范围内所需的最小时间。调节时间又称为过渡过程时间。(4).延迟时间 td 响应曲线 h（t）上升到达稳态值的 50%所需要的时间，叫做延迟时间(5).上升时间 tr 响应曲线第一次上升到稳态值所需要的时间，叫做上升时间。(6).稳态误差 ess 当时间 t 趋于无穷时，系统稳态响应的希望值与实际值之差，叫做稳态误差。由于稳态误差与输入形式有关，故这里采用一般表示形式，设输出稳态希望值用 cr（ ）表示，输出稳态实际值用 c（ ）表示，则稳态误差表达式为：ess= cr（ ）- c（ ）
