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一类位置随动系统的测速反馈控制
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2010-01-17
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位置随动系统是一种位置反馈控制系统,下面的系统具有位置指令和位置反馈的检测装置,通过位置指令装置将希望的位移转换成具有一定精度的电量,利用位置反馈装置对视检测出被控机械的实际位移,也把它转换成具有一定精度的电量,与指令进行比较,把比较得到的偏差信号放大以后,控制执行电机向消除偏差的方向旋转,直到达到一定的精度为止。
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武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
一类位置随动系统的测速反馈控制
1 位置随动系统原理
1.1 位置随动系统工作原理
图 1-1 位置随动系统原理图
该系统为一自整角机位置随动系统,用一对自整角机作为位置检测元件,并形成比
较电路。发送自整角机的转子与给定轴相连:接收自整角机的转子与负载轴(从动轴)
相连。TX 与 TR 组成角差测量线路。若发送自整角机的转子离开平衡位置转过一个角度
,则在接收自整角机的单相绕组转子的单相绕组上将感应出一个偏差电压 ,它是一
个振幅为 、频率与发送自整角机激励相同的交流调制电压。即 在一定范
围内, 正比于 ,即 ,所以可得 这就是随动系
统中接收自整角机所产生的偏差电压的表达式,它是一个振幅随偏差 的改变而改
变的交流电压。因此, 经过交流放大器放大,放大后的交流信号作用在两相伺服电动
机两端。电动机带动负载和接收自整角机的转子旋转,实现 ,以达到跟随的目的。
为了使电动机转速恒定、平稳,引入了测速负反馈。
系统的被控对象是负载轴,被控量使负载轴转角 ,电动机是执行机构,功率放大
器器信号放大作用,调制器负责将交流调制为直流电供给直流测速发电机工作电压,测
速电动机是检测反馈元件。
1.2 单元电路模块分析
1
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
1.2.1 自整角机
自整角机是常用的位置检测装置,将角位移或者直线位移转换成模拟电压信号的幅
值或相位。自整角机作为角位移传感器,在位置随动系统中是成对使用的。与指令轴相
连的是发送机,与系统输出轴相连的是接收机。则自整角机的表达式为
在零初始条件下,拉氏变换为 ,则自整角机的传递函数为
自整角机的结构图如图 1-2 所示
-
图 1-2 自整角机
1.2.2 功率放大器
由于运算放大器具有输入阻抗很大,输出阻抗小的特点,在工程上被广泛用来作信
号放大器。其输出电压与输入电压成正比,即有
在零初始条件下,拉氏变换为 ,则传递函数为
式中 为输出电压, 为输入电压, 为放大倍数。
功率放大器的结构图如图 1-3 所示
-
图 1-3 功率放大器
1.2.3 两相伺服电机
由伺服电机的性质可知,则表达式为
2
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a
K
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
在零初始条件下,拉氏变换为 ,则伺服电机的传递函数为
伺服电机的结构图如图 1-4 所示
图 1-4 两相伺服电动机
1.2.4 直流测速发电机与调制器
测速发电机的输出电压 与其转速 成正比,即有
于是可得测速发电机的微分方程
在零初始条件下,拉普拉斯变换 ,则直流测速发电机的传递函数为
直流测速电机的结构图如图 1-5 所示。
图 1-5 直流测速发电机与调制器
1.2.5 减速器
由系统的减速装置可知,减速器的表达式为
在零初始条件下,拉普拉斯变换为 。则减速器的传递函数为
其中 i 为减速比。减速器的结构图如图 1-6 所示
3
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