设计报告正文
第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1 广义对象的组成原理
1.1.1 被控对象直流电动机工作原理和被控制量
1、被控对象：电动机
被控量：电动机的转速
2、直流电动机的原理：基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝线链线圈的磁通发生变化，在线全中产生感应电势。
N极下到导体中的电流流出纸面，用Θ表示。
S极下到导体中的电流流出纸面，用⊗表示载流导体在磁场中受到电磁力的作用。如果导体在磁场中的长度为L，其中流过的电流为i,导体所在的磁通密度为B，那么导体受到的磁力的值为 F=BLI 式中，F的单位为牛顿（N）；B的单位为韦伯/米2（Wb/m2）;L的单位为米（m）；I的单位为安（A）；力F的方向用左手定则来确定。
1.1.2 功率放大器的组成原理
功放的作用是通过对控制信号的功率放大以产生足够的功率来驱动执行机构。功率放大器的工作原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率将电源转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数。应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原来的β倍的大信号，这种现象成了功率放大。而场效应管则是栅极变化一毫伏，原极电流变化一安，就成称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号来控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率输出，并非真的将功率放大了。
1.1.3 测速元件工作原理
因此电刷两端的感应电势与电机的转速成正比，即电势值能表征转速的大小，因此直流测速发电机可以把转速信号转换成电视信号，从而用来测速。 测速装置由电机，光栅盘，等组成。
1.2广义对象数学模型的建立
1.2.1广义对象时间响应特性的测试
1.2.1.1测试实验原理图
G(s)=
)()(s s N 输出量 G （s ）=Φ(s)
-
1Φ(s)
Φ(s)=
）
输入量（s )
(s N （可以消除干扰）
1.2.1.2测试过程与方法
时域法：通过测量对应特定输入信号的系统输出响应，来确定系统的 传递函数。
按t1/t2的值估计结构形式 i.
当t1/t2<0.32可以用一阶惯性环节近似 G(S)=1TS k +,T= 2.12
t2
t1+，附加e -ts (时间死区延迟) ii.
当
0.32G(S)=
)
)((1T2S 1T1S k
++,
T1+T2=(t1+t2)/2.16,
T1·T2/（T1+T2）2=(1.74*t1/t2-0.55) iii.
t1/t2=0.46,G(S)=K/(ToS+1)2，To=
4.36
t2
t1+ iv.
t1/t2>0.46,G(S)=K/(TS+1)n ，n=（
t1/t2
-11.075t1/t2
+0.5）2 n 为整数
T=
2.16n
t2
t1+ 1.2.1.3测试结果曲线 转速为2000转∕分时的曲线： T1时刻三张截图:
T2时刻的三张截图:
N（0）及N（∞）的截图:
当前 转速稳态值C （∞）=1992 稳态时间t s =0.11s
0.8[C(∞)－C(0)]+C(0)=1660 0.4[C(∞)－C(0)]+C(0)=1074 计算得：
0359
.02,0011.01T 029
.0)21(2
1037.016
.208
.02146.033.02
1
32.006.02,02.01t 2
==⇒=+==
+<=<==T T T T T T T t t t ，
综上，系统数学模型可近似为二阶惯性系统 系统闭环传递函数为：)
10359.0)(10011.0(995
.0)(0++=ΦS S s
系
统开环传递函数为：
995
.0)10359.0)(10011.0(995
.0)(1)()(0-++=Φ-Φ=
s s s o s o s G
第二章 单闭环转速控制系统分析计算
2.1 未校正闭环控制系统的结构图
简单模型建立的步骤有：1)建立模型窗口。2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口，对模块进行连接，从而构成需要的系统模块。
2.2 未校正系统的稳定性分析
D/A
电
压放
功率放
开关
直流电
一、未加校正时闭环系统稳定性分析
用劳斯判据：
s2 0.00003949 1
s1 0.037 0
s0 0.037 0
可以判断出系统稳定。
二、未加校正时闭环系统的稳态误差分析
图2.1 稳态误差分析图
(1).峰值时间t p阶跃响应曲线第一次越过稳态值而达到峰点需要的时间。
(2).超调量σ% 阶跃相应超出稳态值的最大偏差量与稳态值之比的百分数，即
σ%=
)
(
) (
) (
∞∞
-h h
tp
h
× 100%
