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1、毕业设计/论文开题报告课 题名称 伺服控制位置调节器设计与参数整定类另H 毕业设计系另H 专 业班 姓名评分指导教师毕业设计开题报告撰写要求1. 开题报告主要内容1）课题设计的目的和意义；2）课题设计的主要内容；3）设计方案；4）实施计划。5）主要参考文献：不少于5 篇，其中外文文献不少于1篇。2撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25 个汉字，课题 设计份量要适当， 设计中必须是自己的设计内容。3. 开题报告的字数不少于 2000 字（艺术类专业不少于 1000 字），格 式按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范的要求 撰写。4. 指导教师和责任单位必须审查签字。5开题报告
2、单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用 A4 纸打印后填写。6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系 在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。毕业设计开题报告学生姓名学号专业班级系别指导教师职称课题名称伺服控制位置调节器设计与参数整定1课题设计的目的和意义位置控制系统也可称之为位置伺服系统。以快速，精确为主要目标的位置伺服系 统，是现代高科技各领域中不可缺少，应用十分广泛的一种自动控制系统。随着现代 科学技术的飞速发展，特别是微电子，计算机，电力半导体和电机制造技术取得的巨 大技术进步，使得位置伺服这样这样一种扮演重要支柱技术角色的自动控制系统，在 许多高科
3、技领域得到非常广泛的应用，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，雷达和各种军用武器随动系统，以及柔性制造系统FMS Flexible Manufacturing System）等等。位置控制系统的控制性能，对这些高科 技的发展正起着越来越关键的作用。采用伺服电动机的闭环伺服系统主要由执行元件（如交直流伺服电动机、液压马 达等）、反馈检测元件、比较环节、驱动线路和机械运动机构五部分组成。其中，比较 环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差， 经驱动线路控制执行元件带动机械位移，直到跟随误差为零。位置伺服系统是一种与普通电动机调速系统
4、有着紧密联系但又有明显不同的的系 统。一般说来，位置伺服系统是以足够的位置控制精度（定位精度）、位置跟踪精度（位 置跟踪误差）和足够快的跟踪速度来作为它的主要控制目标。系统运行时要求能以一 定的精度随时跟踪指令的变化，因而系统中伺服电动机的运行速度常常是不断变化的。 故伺服系统在跟踪性能方面的要求一般要比普通调速系统高而且严格得多。 随着微处理器及控制技术的介入和完善，由硬件组成的比较环节将由软件实现的位置 控制环取代，即由模拟式向数字化方向过渡，以适应更高速度与精度的需要，而且， 系统中的电流环、速度环和位置环的反馈控制全部数字化，全部伺服的控制模型和动 态补偿均由高速微处理器及其控制软件进
5、行实时处理，采样周期只有零点几毫秒，采 用前馈与反馈结合的复合控制可以实现高精度和高速度，近年来又出现了学习控制这 一种智能型的伺服控制，在周期性的高速度、高精度跟踪中，几乎可以消除第一个周期意外的全部伺服误差，数字化的软件伺服是当今的发展趋势。本系统属于多环控制系统，米用由内向外，一环包围一环的系统结构。忻服电动机2课题设计的主要内容伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到 的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机 两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而 匀速下降。本次毕业设计首先对位置控制系统做了简单的
6、介绍，然后分别对位置控制系统的 各个控制环节建立数学模型，并在Matlab中进行仿真和结果分析，最后对整个多闭环 位置控制系统进行综合仿真，针对仿真结果作系统分析，并根据系统性能要求对系统 作了相应的改进。多闭环运动控制系统是由电流环、速度环和位置环组成的，每个环 对运动控制系统都起着不同的作用，我们通过对三个环的设计、仿真以及对分析各环 参数对位置系统动态和稳态的影响，可以很直观地看出每个环对系统的具体作用，并 能根据系统的要求对设计环的参数进行改进，直到满足要求为止，非常方便。3设计方案3.1位置伺服系统的结构每一闭环图1所示为位置伺服系统结构。图中，旋转式电位器与电动机同轴，电位器的输出
7、电压V与位置成线性关系。位置传感器是系统必不可少的环节。位置调节器将位置 e给定信号V与位置反馈信号V之差值通过调节器进行动态校正，然后送至速率调节器、ge电流调节器，即经过外环、中环、内环三个闭环调节器的校正再由模拟功率接口驱动伺服电动机，实现位置伺服控制。在这个系统中，位置调节器的作用是使位置给定Vg 与V的偏差向最小变化。速度反馈调节器的主要作用是阻尼位置调节过程的超调。电 e流调节器的作用是减小力矩波动，改善动态响应的快速性，并对最大电流进行限定等。 滤波电路的作用是滤除位置或速率传感器输出信号中的谐波信号。以上各环节参数的 设计和整定应根据具体的负载性质（力矩和惯量的大小），以满足位
8、置伺服精度的要求。3.2电流环的设计电流反馈内环的控制结构图如下图所示:Ms)ACRKpwM1 + TPWMSMr图2电流反馈内环的动态结构图在上面结构图中：ACR为电流控制器；KpwM为PWM逆变器放大系数；丁戸皿为PWM 逆变器开关延时时间；Ka =1/Ra； Ta为电气时间常数；Kt为力矩常数；Ke为反电势常 数; J为转动惯量；Kf为电流反馈增益；Tf电流反馈滤波时间常数。ICI3.3速度环的设计速度调节系统的动态结构图如下图所示：图3速度环动态结构图3.4位置环的设计位置环的动态结构图如图4所示:图4位置环动态结构图3.5综合仿真分析对整个多闭环位置控制系统进行综合仿真，设定参数。在
9、Mat lab中进行仿真和结 果分析。根据控制具体要求，对参数进行更改。4实施计划(1)第14周查阅资料，翻译外文资料，撰写开题报告。(2)第4周开题报告答辩。(3)第510周进行毕业设计的理论研究、方案设计、软硬件设计、实验测试等。(4)第11周对前期理论工作及软硬件设计做初步检杳。(5)第1113周撰写毕业设计论文并完成初槁。(6)第1415周送指导老师检查，批改。后修改论文并定稿。(7)第15周毕业设计答辩资格审查。(8)第16周毕业设计答辩，最终完成毕业设计。参考文献1 秦忆现代交流伺服系统武汉：华中理工大学出版社，1995.12 罗飞,郗晓田,文小玲,许玉格.电力拖动与运动控制系统北
10、京：化学工业出版 社，2007.23 陈伯时电力拖动自动控制系统：运动控制系统北京：机械工业出版社，2009.94 吴天明，赵新力，刘建存.MATLAB电力系统设计与分析北京：国防工业出版社，2010.75 程鹏.自动控制原理北京：高等教育出版社.2003.86 许建国电机与控制武汉：武汉测绘科技大学出版社，19987 孙鹤旭.交流步进传动系统.北京：机械工业出版社，19968 Binns K.J,et al.High-field self-starting Permanent-mangnet SynchronousMo tor IEE PR0C.Vol.128.P t.B.No.3 MAY 19819 S J Yang.Low-noise Electrical Motors.Clarendon Press Oxford， 198110 S.Williamson, and A.C. smit h.Equivale nt circu its for cage induc tion motorswith inter-bar currents, proc.IEE B-Electrical power Applications.Vol.149 No.3, pp.173-183, 2002
伺服控制位置调节器设计与参数整定
