电压测量装置课程设计

1、 电压测量装置原理及结构图如图 1-1 是一个电压测量装置，也是一个反馈控制装置。是待测量电压，是指示的电压测量值。假如不同于，就产生误差电压，经调制、放大后，驱动两相伺服电动机运转，并带动测量指针移动，直至。这时指针指示的电压值即是待测量的电压值。系统由于比较电路、机械调制器、放大器、两相伺服电动机及指针结构组成。首先，考虑负载效应应分别列写各元部件的运动方程并在零初始条件下进行拉什变换,于是有比较电路 调制器 放大器 两相伺服电动机 式中，是电动机转矩；是电动机堵转转矩；是控制电压；是电动机角位移；和分别是折算到电动机上的总转动惯量及总粘性摩擦系数。绳轮传动机构 式中， 是绳轮半径； 是指针位移。测量电位器 式中，是电位器传递函数。图 1-1 电压测量装置系统结构图2、 电压测量装置的传递函数根据系统结构图，可求得系统的开环传递函数和闭环传递函数分别为：开环传递函数 （2-1）闭环传递函数 （2-2） 其中，取放大器的开环增益=2，两相伺服电动的开环增益=10，绳轮半径 取 0.4，测量电位器的开环增益=2.5，=1则系统的开环传递函数可写为 （2-3）闭环传递函数可写为 （2-4）3、 系统的性能指标分析由二阶系统闭环传递函数的标准形式 （3-1）根据公式，可得出 ，；并根据公式，可得出，=1.74.3.1 时域性能指标由于 0< <1，由此可以看出该系统处于欠阻尼状态，于是该系统的时域性能指标分别为：1、延迟时间 ： 指响应曲线第一次达到其终值一半所需要的时间 。=0.35 2、上升时间 ：指响应从零第一次上升到终值所需的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短，响应速度越快。 =0.453、峰值时间 ：指响应超过其终值到达第一个峰值所需要的时间。=1.01 4、超调量：指响应的最大偏离量与终值的差与终值比的百分数。=0.51%5、调节时间 ：指响应达到并保持在终值 5%内所需要的最短时间。=6.923.2 频域性能指标：1、谐振峰值：系统尼科尔斯曲线与尼科尔斯图线相切点对应 M 的最大值。=3.172、谐振频率：谐振峰值处所对应的频率。=3.073、带宽频率：当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下 3 分贝时，对应的频率。=1.364、截至频率：穿越 0 分贝线时的频率。=3.075、相角裕度 ：对于闭环稳定系统，假如系统的开环相频特性再滞后 °，则系统将处于临界稳定状态。=71°4、 系统稳定性分析因为系统的开环传递函数为由此可见 =1，此系统为 型...