《伺服控制系统课程设计》

交流伺服运动控制系统课程设计一、引言随着社会的进步和科技的发展，现代化生产中使用的各种机器的自动化控制技术得到了广泛的应用。

在现代化生产线中，伺服控制系统已经成为重要的控制技术之一，这得益于它在许多工业应用中的良好表现。

在这种控制技术中，交流伺服控制比已经得到广泛使用的直流伺服控制更具有优越性。

本课程设计旨在为学生提供交流伺服运动控制系统设计的实践应用，实现控制系统的建模、仿真、编程实现和调试，从中掌握实践技能，培养学生模拟设计的能力，使他们能够扎实地掌握交流伺服运动控制系统设计技术。

二、课程内容2.1 实验一：交流伺服系统建模在本实验中，学生将从基本原理开始，了解交流伺服系统的工作原理，并掌握该系统的数学建模方法。

实验将使用MATLAB/Simulink进行建模和仿真，并通过优化调节控制参数以实现系统稳态性能的优化。

实验目的：1.熟悉交流伺服系统工作原理；2.掌握交流伺服系统的数学建模方法；3.通过MATLAB/Simulink软件实现交流伺服系统的建模和仿真；4.了解优化调节控制参数的方法，以实现系统稳态性能的优化。

实验步骤：1.了解交流伺服系统的工作原理和电路结构；2.掌握交流伺服系统的数学建模方法；3.使用MATLAB/Simulink进行建模和仿真；4.调整控制参数以实现系统稳态性能的优化。

2.2 实验二：交流伺服系统控制在本实验中，学生将通过控制器的设计，实现交流伺服系统的速度和位置控制等功能，并实现控制参数的设计与调试。

实验目的：1.掌握交流伺服系统的控制原理；2.了解交流伺服系统各种控制方式的基本思想和特点；3.实现交流伺服系统的控制器设计和参数调试；4.掌握设计和调试伺服系统的方法。

实验步骤：1.确定交流伺服系统的控制模式；2.推导出控制器的数学模型；3.实现控制器的设计和参数调试；4.进行实际的运动控制。

2.3 实验三：交流伺服系统应用在本实验中，学生将学会如何将交流伺服系统应用到具体的实际工程中，特别是在具有复杂控制环节的机械装置中的运用。

深圳伺服系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解伺服系统的基本概念，掌握其工作原理和数学模型；2. 学生能够描述伺服系统在自动化设备中的应用及其重要性；3. 学生能够解释伺服系统中涉及的关键参数，如响应时间、稳态误差、带宽等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析简单的伺服系统问题，并设计基本的伺服控制系统；2. 学生通过实验和案例研究，培养实际操作伺服系统设备的能力；3. 学生能够利用图表和数据分析伺服系统的性能，并进行初步的故障诊断。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习伺服系统，培养对现代制造业和自动化技术的兴趣和认识；2. 学生在团队协作中增强沟通能力和集体荣誉感，树立正确的工程伦理观念；3. 学生通过了解伺服系统在高科技领域的应用，增强对创新和技术进步的认识，激发学生的社会责任感和时代使命感。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程针对深圳地区特定年级（如高中二年级）的学生设计，结合当前教育要求和学生的认知水平，注重理论与实践相结合。

课程性质既包含理论知识的学习，也强调实践技能的培养。

学生特点方面，此年龄段学生具有较强的逻辑思维能力和好奇心，对高新技术有较高的兴趣。

因此，课程目标旨在通过具体的伺服系统知识学习，实现学生理论知识与动手能力的双重提升，并在情感态度上培养学生对工程技术的正面价值观。

后续教学设计和评估将围绕以上具体学习成果展开。

二、教学内容1. 伺服系统基础知识- 伺服系统的定义与分类- 伺服系统的基本组成与工作原理- 伺服系统的数学模型2. 伺服系统的性能指标与设计- 响应时间、稳态误差、带宽等关键参数的含义与计算- 伺服系统的稳定性分析- 伺服控制系统设计的基本原则与方法3. 伺服系统应用案例分析- 深圳地区典型伺服系统应用案例介绍- 案例中伺服系统的结构、原理与性能分析4. 实践操作与实验- 伺服系统设备的操作方法与注意事项- 伺服系统性能测试实验- 故障诊断与排除方法5. 教学进度安排- 基础知识学习：2课时- 性能指标与设计：3课时- 应用案例分析：2课时- 实践操作与实验：3课时教材关联：本教学内容与教材《自动化控制系统》第3章“伺服控制系统”相关，涉及教材中的3.1节至3.4节，包括伺服系统基础知识、性能指标、设计原则以及应用案例分析等内容。

雷达位置伺服系统校正班级： 0xx班学号： xx姓名： xx指导老师： x老师—2011.12雷达位置伺服系统校正一、雷达天线伺服控制系统(一) 概述用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

又称随动系统。

在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。

伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。

它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。

位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。

位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。

随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。

由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。

伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。

此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。

通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。

因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。

本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。

系统的原理图如图1-1所示。

图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图(二) 系统的组成从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、执行机构。

以上部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。

现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：雷达天线； 2、被测量：角位置m θ；3、给定值：指令转角*m θ；4、传感器：由电位器测量m θ,并转化为U ；5、控制器：放大器，比例控制；6、执行器：直流电动机及减速箱。

自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计专业电气工程及其自动化姓名班级学号指引教师机电工程学院12月目录一课程设计设计目二设计任务三设计思想四设计过程五应用simulink进行动态仿真六设计总结七参照文献一、课程设计目：通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。

二、设计任务：速度伺服控制系统设计。

控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数'k，以t使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。

三、设计思想：反馈校正：在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。

常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。

反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。

从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。

该设计应用是微分负反馈校正：如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。

其闭环传递函数为B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++试中，'ζ=ζ+tK 2T，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。

微分负反馈校正系统方框图四、设计过程：1.未校正系统如下图：绘制开环传递函数G s H s （）（）=Ks s （+1）根轨迹图系统开环极点为1p =0，2p =-1，无开环零点。

（1） 根轨迹有2条，分别起始于1p =0，2p =-1，2条所有终结于无穷远处。

伺服系统培训课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解伺服系统的基本概念，掌握其工作原理和组成结构。

2. 学生能掌握伺服系统中关键参数的计算方法，如转速、扭矩、精度等。

3. 学生了解不同类型伺服系统的特点及其适用场合。

技能目标：1. 学生能运用所学知识分析和解决实际伺服系统应用中的问题。

2. 学生具备设计简单伺服系统的能力，能根据需求选择合适的组件并进行调试。

3. 学生能熟练使用相关工具和设备进行伺服系统的安装、调试和维护。

情感态度价值观目标：1. 培养学生关注工程技术发展的意识，激发对伺服系统及其应用的兴趣。

2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，增强团队协作和沟通能力。

3. 培养学生具备安全意识，遵循相关操作规程，确保伺服系统应用的安全可靠。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，以实际应用为导向。

课程目标旨在使学生掌握伺服系统的基础知识，具备实际操作和问题解决能力，同时培养良好的职业素养和安全意识。

通过课程学习，为学生未来在自动化、机器人等相关领域的发展奠定基础。

二、教学内容1. 伺服系统概述：介绍伺服系统的基本概念、发展历程、应用领域及发展趋势。

- 教材章节：第一章 伺服系统概述- 内容列举：伺服系统的定义、分类、工作原理。

2. 伺服系统组成与原理：分析伺服系统的组成结构，讲解各部分功能及相互关系。

- 教材章节：第二章 伺服系统的组成与原理- 内容列举：驱动器、执行器、反馈元件、控制器等组成部分及其工作原理。

3. 伺服系统关键参数计算：学习伺服系统中转速、扭矩、精度等关键参数的计算方法。

- 教材章节：第三章 伺服系统关键参数计算- 内容列举：转速与扭矩的计算、精度分析、系统稳定性分析。

4. 伺服系统类型及特点：介绍不同类型伺服系统的特点、优缺点及适用场合。

- 教材章节：第四章 伺服系统类型及特点- 内容列举：步进伺服系统、交流伺服系统、直流伺服系统等。

5. 伺服系统应用与案例分析：分析伺服系统在实际应用中的案例，提高学生的问题解决能力。

第一章伺服系统概述伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。

在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。

机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。

近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。

目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域,如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。

1.1伺服系统的基本概念1。

1.1伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后,被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止.伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。

1。

1。

2伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。

1。

1.3伺服系统性能的基本要求1）精度高。

伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。

2）稳定性好.稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。

3）快速响应。

响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度.4）调速范围宽。

调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。

5）低速大转矩。

在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率.6)能够频繁的启动、制动以及正反转切换。

伺服控制系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握伺服控制系统的基本原理、组成和应用，能够分析简单的伺服控制系统，并具备初步的设计和调试能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解伺服控制系统的定义、分类和基本原理；（2）掌握伺服控制系统的组成及其作用；（3）熟悉伺服控制系统的应用领域。

2.技能目标：（1）能够分析简单的伺服控制系统；（2）具备伺服控制系统的设计和调试能力；（3）学会使用相关仪器仪表和软件进行伺服控制系统的分析和设计。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对自动化领域的兴趣和责任感；（3）提高学生解决实际问题的能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.伺服控制系统的定义、分类和基本原理；2.伺服控制系统的组成及其作用；3.伺服控制系统的应用领域；4.伺服控制系统的设计和调试方法；5.相关仪器仪表和软件的使用。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解伺服控制系统的基本原理、组成和应用；2.讨论法：引导学生讨论伺服控制系统的设计和调试方法；3.案例分析法：分析具体的伺服控制系统实例，加深学生对知识的理解；4.实验法：让学生动手进行伺服控制系统的设计和调试，提高实际操作能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：伺服控制系统相关教材；2.参考书：介绍伺服控制系统的相关书籍；3.多媒体资料：课件、视频、图片等；4.实验设备：伺服控制系统实验装置；5.软件：伺服控制系统分析和设计软件。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态；2.作业：布置与课程内容相关的作业，检查学生对知识的理解和应用能力；3.考试：定期进行考试，检验学生对课程知识的掌握程度；4.实验报告：评估学生在实验过程中的操作能力和分析问题的能力；5.小组项目：评估学生在团队合作中的表现以及对知识的综合运用能力。