自动化控制实验报告

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1、自动控制论文作者：翟颖颖101180154实验者：翟颖颖&肖瑶一、内容摘要：H动控制技术是压力，温度，转速，位置等物理量进行白动控制的一门技术。本次实验通过对永磁肓流伺服机电动机的原理和用途进行研究，并对白动控制系统进行P,PI,PD等校正，从而进一步了解自动控制技术。二、关键词：永磁直流伺服机电动机，占动控制系统，直流H桥PWM调压调速，传递函数，比例校正，比例积分校正，比例为分校正。三、内容:（一）、1.永磁直流伺服电动机的静态特性肓流电动机静态特性E=CcOnTm=Cm①lala=(Ua-

2、E)/Ra可得5心ceCeCm02其中:Tm电磁转矩E电刷间反电动势Ua电板电压la电枢电流n转速Ra电枢绕组电阻①气隙磁通虽Ce.Cm结构参数(Cm=60Ce/2n)采用Ua控制时，静态特性可表为(①为常量)：・Ua为参量的机械特性曲线n=f(Tm)・Tm为参量的调节特性llll线n=f(Ua)特别当Tm=0吋，为空载调节特性曲线nO=f(Ua)改变Ua能方便地进行电动机正、反转和调速运行。调节特性曲线和机械特性曲线的求法:■测量空载调节特性曲线nO=f(Ua)和Ra；-求系数KU；■求系数K

3、T(心-2加?qK召/60)•根据n=KU_KT作图。"4*am(二)、直流H桥PWM调压调速I網变压器I+■电压—o-图1自动交流调压器控制原理图■IA—愉入电压交流调压器是一种自耦变压器，其副绕组是原绕组的一部分，当用手转动旋钮使接触臂在原绕纽上旋转时，副绕纽的匝数随之改变，输岀端就输出相应的交流电压。而白动交流调压器是旋转给定电位器，通过直流伺服电动机控制接触臂的转动，图1即为英控制原理图。自动交流调压器的控制方式为反馈偏寿控制。由给定电位器给出与接触臂在原绕组上的稳定位置相对应的给定电压

4、U；,稳定位登是指调压器稳定输出所需交流电压时接触臂的位證。位登传感器将接触愕的实际位置转换成电信号，作为反馈电压4。将给定电压与反馈电压进行比较，如果其差值为止，说明接触臂的实际位置还不到稳定位置，直流伺服电动机将正转，驱动接触臂向前转动，实际位置向稳左位置靠拢。在靠拢的过程中，差值电压将逐渐减小，电动机的正转速度也将逐渐放慢，当差值电压为0时，电动机停转，接触臂处在稳定位置。如果差值为负，说明实际位置超过稳定位置，电动机将反转。因此当某种扰动使调压器的输出电压发生变化时，白动控制系统将进行白

5、动调整，使调压器的输出保持不变。显然系统的白动控制技术应使电动机能进行正反转和调速运行。图2为自动交流调压器的闭环控制松图。山于自动控制技术涉及的内容很多，我们选择了具有代表性的控制元件和控制方法来控制交流调压器。控制元件采用直流伺服电动札控制方法采川直流H桥脉宽调制技术（PWM）对直流伺服电动机进行调压调速和止反转控制;图2

6、'

7、动交流调压器闭环控制框图控制电路包括脉宽调制器（UPW）、三介波发生器（GM）、直流电平调节电路、逻辑延时电路（DLD）、基极驱动器（GD）和脉宽调制变换器（PWM）

8、电路、以及给定电压和反馈电压电路；系统校正采川比例积分微分校正（PID）。肓流双极式H桥可逆PWM调压调速控制框图和波形图：DLD逻辑延时环节GD基极驱动器PWM脉宽调制变换器脉宽调制器（UPW）脉宽调制器是由运放构成的电压比较器，是一种电压一脉冲变换装置。输入端共有三路信号输入：1.由调制三角波发生器（GM）输岀的三角波信号Usa,频率4kHz；即上电路脉宽调制变换器（PWM）的开关频率；2.由比例积分微分串联校正网络（PID）输出的控制电压信号Uc,它与电动机运行状态直接对应，且极性与大小随

9、时可变；3.由直流电平调节网络输出的负偏移电压信号Ub,其作用是当Uc为0时，PWM的输出电压Ud也为0,电动机停转。脉宽调制器UPW、调制三角波发牛器GM、血流电平调节网络实际电路GM调制三角波发生器-12VC200.01UFR19RP3,,500510LF352GND<-^3N5A+12V1R310k5R2厂GND10kJN5BLF35)^R47.5k士C23R201我gnd0.1uFR160kRl&OkUb直流电平调节网络3Us2GND+12V-12X3NDR21

10、5.1kN87UPUPW

11、脉宽调制器（三）自动控制H控系统的性能要求：・按偏差调节方法设计的自控系统，能否很好工作；能否精确保持被调量等于给定值，取决于受控对彖与控制装置、各功能元器件的特性参数Z间的匹配是否得当。•因运动部件有质量和惯量；电路屮有电感和电容，实际系统受外加信号（给定值或扰动）作用后，被调最会出现动态过程。-根据动态过程曲线c（t）的特点，可用稳、快、准三个方面来衡屋口控系统性能的优劣。系统被调量的动态过程Illi线（在阶跃信号作川F）稳态指标稳态精度是指外加信号变化后，被调量偏离原稳态值的相对误差。定义