小功率随动系统的工作原理及设计过程专业综合试验报告VIP免费

一、实验目的掌握小功率随动系统的工作原理及设计过程掌握元部件选择、参数测试，根据给定技术指标进行系统建模、设计与仿真的过程学习利用matlab进行参数估计、数据处理及系统分析的方法锻炼在实际系统中解决问题的能力二、实验内容熟悉系统组成与工作原理选择元部件，测试、拟合元部件参数，获得元部件传递函数对组件和系统进行建模，进行模拟系统的硬件设计根据系统静态与动态参数的要求进行系统方案设计使系统模型在matlab下的simulink中进行仿真，同时测试实际模拟系统静、动态性能指标，比较二者的差别分析仿真结果，调试模拟系统三、技术指标输入±5v产生最大转角±90°D/A输出±5v时达到转速26rad/s静态精度±1.5°D/A输出<120mv电机起动闭环系统近似为二阶非周期环节ξ≥0.9ωn≥20rad/s四、实验设备XSJ-II型直流小功率随动系统实验箱稳压电源示波器数字万用表转速表直流力矩电机、角位置测量电位器、测速发电机五、系统组成及工作原理1．工作原理整个系统的原理线路如下图所示：给定电位器和反馈电位器组成一对误差检测器，当给定电位器转过一个角度时，误差检测器产生偏差电压，该电压输入信号通过A/D转换器进入80C196KB芯片中，经过控制算法的处理，产生控制指令，由D/A转换器输出后加到运算放大器的输入端，再经放大后驱动直流电动机，电动机带动负载(惯性轮)转动的同时，也带动反馈电位器的电刷转动，使误差检测器产生的偏差电压通过A/D又加到芯片中，运用控制指令的计算，形成一个完整的闭环控制系统，直至偏差电压减小到零，在新的位置达到平衡为止，才实现了被控制轴与给定电位器的输入轴随动的目的。2．实验系统组成小功率随动系统的元部件共包括执行电机、测速发电机、角位置测量电位计、直流放大器、系统控制台、单片机开发系统等六个主要部分，其中执行电机和系统控制台构成被控对象，测速发电机和角位置测量电位计分别构成速度反馈(内环)和位置反馈(外环)。主要部件如下①角位置测量电位器高精度长寿命导电塑料电位器WDD65S-2；阻值1K，功率2W，电气角度340；机械转动角度360无止挡；线性度0.5%；②执行机构：直流低速力矩电机（型号SYL一1.5）转子绕组绝缘电阻不小于100兆欧；转子绕组经受耐压500伏／1分钟；静摩擦力矩(组装式)≤0.0294lNm；空载启动电流0.18安；转子直流电组(20C)27欧姆±10％；连续堵转力矩0.147Nm—5％；连续堵转电流≤0.9安；连续堵转电压约20伏；空载转速约800转／分；转向火花≤1.5级；③永磁直流测速发电机（型号70CDY一1）灵敏度1伏／弧度／秒；纹波电压1％(20转／分时波动峰值对平均值)；每转纹波频率33周／转；线性度1％；不对称度1％；最大运行速度400转／分；直流电阻230(20℃)；最小负载电阻23K；静摩擦力矩300gcm；以上三个部件已组装成一个整体，三者用联轴节均同轴连接。在组合体上面有一接线板，分别为电位计正负电压及输出信号接线柱；力矩电机的控制电压接线柱；测速发电机接线柱。在组合体左端装有转角测量用的刻度盘，右端可往电机轴上加装惯性轮，以改变负载的转动惯量。④直流放大器该系统采用晶体管直流放大器，配有两级直流运算放大器和一级功率放大器。其中功率放大器由一级电压放大和功率放大组成；电压放大器由CA3140运算放大器完成，其放大倍数可通过配置输入及反馈电阻改变，开环增益的可调范围近似为80db，并可通过加入不同的RC网络进行动态校正。⑤系统控制台实验系统相互连接及参数调整由系统控制台完成。全部放大器、电源及必要的附加电路均安装在该控制台内，如图7-2所示，在控制台上可完成下述工作：将系统各部分按要求连接；作为运算放大器的排题板，通过加入不同阻值及网络形成不同的放大系数及校正网络；利用信号电位计加入任意输入信号；利用控制台上的电压表直接测量功放的输出电压。图7-2系统控制台六、实验系统元部件测试及建模1．系统各部件的数学模型1）直流力矩电机图7-3电枢控制直流电动机电枢控制直流电动机的工作实质是将输入的电能转换为机械能，也就是由输入的电枢电压)(tua在电枢回路中产生电枢电流)(tia，再由电流)(tia与激磁磁通相互作用产生电磁转矩)(tMm，从而拖动负载运动。因此...