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1、目录背景2系统的设计与仿真2增大开环放大倍数2手工设计2计算机辅佐设计3串联迟后校正4手工设计4计算机辅助设计7串联超前校正8手工设计8计算机辅助设计10Matlab仿真11Sumlink仿真12电路设计13设计总结13背景某些仿真设备中含有显示臂方位系统，如红外仿真目标发生系统的一个子系统即为显示臂方位系统，该仿真系统可以用单片机控制，系统的电机按照要求可选用直流力矩电动机,而反馈冋路可选择测速发电机，测速发电机的选择依据是使其转速与所选直流力矩电机的速度相匹配。一般功率放大器采用脉宽调制型功率放大器，其优点是管耗小、效率高，有减小干磨擦的作用。可采用数
2、字控制系统，故要需要采用位置传感器，系统位置精度检测要求较高，故可采用光电码盘，采用数字控制系统的框图如下所示显示臂方位系统是电流、速度、位置三环系统。可先设计内环，再设计外环，速度环可由由模拟器件实现，利MPWM的通用校正环节即可以实现，速度环根据被控对象设计好后,可用频率特性测试仪测出频率特性，测出频率特性后，可采用连续PID调节，然后选定采样周期，即可得到数字P1D算法，通过单片机编程，然后可以实现数字控制。但是下文的设计完全采用模拟化方法进行设计系统的设计与仿真增大开环放大倍数手工设计从设计题目中知，被控对象的开环传递函数为G°(S)=318s(0
3、・92s+l)(0・0086S卄1)，其开环放大倍数为318s"1,可知其不满足指标要求，使其开环放大倍数增大至5700s-1即增加串联放大环节,放大倍数为5700/318S-X则G'(S)=5700S(0.92s+l)(0.0086S+l)在半对数坐标纸上手绘G'⑸的幅频特性曲线，如下增大开环放大倍数至5700s-1后的幅频特性曲线计算机辅佐设计的bode图如下使用Matlab画出G(S)5700S(0・92s+l)(0・0086S+l)500050050001<1•1(mp)5090.1■225'_'__L」_L'L''''」」」」2System:g
4、3580••亠6ap)aseijdFrequency(rad'sec):73.5Phase{deg):・210IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlliIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII10?io'110°IO1102103io4Frequency(rad'sec}增大开环放大倍数至5700s-1后的bode图从手工绘制的幅频特性曲线中知，剪切频率如=81rad/s,计算相角=-207%丫=0。-90°-arctan竺空1—arctan00
5、086x81;11相角裕度不满足要求，剪切频率高于所要求值，初步选定采用迟后校正。令相角裕度为50°,由G@)=570076)(0.92ja)+l)(0.0086ja)+l)计算出相角为ZG4(o))=-180°+50°+5°=135°的频率，得o)=lrad/s,显然釆用迟后校正不能满足要求，故采用迟后超前校正。串联迟后校正手工设计考虑到采用超前校正后会使得系统的剪切频率及相角均增大，故对相角留一-定的裕度。取频率3=19,贝01G(co)
6、5700
7、19i(0,2x19i+1)x(0.0086x19i+1)
8、=16.9,由于201g
9、G@)
10、=201祁
11、,兀+1则B=16.9,取t=2,T=Pt=2x16.9=33.8,取34。则迟后环节为右p画出迟后环节的幅频特性曲线,迟后环节的幅频特性曲线加入串联迟后校正环节后，开环传递函数变为GO=2s+l34s+lGO)=5700(2s+l)s(0・92s+l)(0・0086S+l)(34s+l)'画出其幅频特性曲线串联迟后校正环节后的开环传递函数的幅频特性曲线计算机辅助设计用Matlab画出迟丿匸环节的bode图BodeOagramo5o511S2J20■3060■•SystemttFrequency(rad'sec):0.111Phase(d9g>-62610
12、Frequency(rad'sec)迟后环节的bode图画出串联迟后校正后的bode图BodeDagram50005005000509011.11.•・g)Qpnu&es53180i—■《cop)31010°101frequency(rad'sec)102串联迟后校止环节后的bode图串联超前校正手工设计从曲线知，手绘幅频特性曲线知，其剪切频率为20rad./So然后进行串联超前校正。计算剪切频率处得相角裕度约为-9。，为使相角裕度达到50度，％“=50。-（-9。）+4,为留有较大的裕量，取△=16°,则％=75°,a=二::;;=0.017。故20临扫
13、=17.7,则如=51,计算T=盘=、爲X51=°-15,T=oc
