课程设计报告正文
第一章 直流电动机转速自动控制系统的组成原理
1.1广义对象组成
1.1.1直流电机闭环调速系统工作原理
直流电机闭环调速系统工作原理框图如图所示：
1.1.2被控对象工作原理和被控制量
被控对象：电动机 被控量：电动机的转速
直流电动机的工作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?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=BI，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。
1.1.3驱动电路及工作原理
驱动电路如图所示：
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。
1.1.4测速装置组成及工作原理
测速光栅盘如下图所示：
因为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。 测速装置是由市场上购买的光栅盘，配合着槽型光耦产生脉冲，再通过主控芯片计脉冲数来实现测速的
测速装置示意图如下图所示
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 测试实验原理图如下图所示：
1.2.1.2测试过程与方法
在实验箱上接线，接线方法如下所示： ①C2模块的pulse孔连接到B9模块的IRQ7 ②B9模块的OUT连接到B9的IRQ6 ③B9的1.229MHZ连接到B9的CK1
运行LABACT程序，选择控制系统菜单下的直流电机闭环调速试验项目，再选择开始实验，就会弹出速度示波器的界面。设置比例系数Kp为1，积分系数Ti为200，微分系数Td为0，设定转数T为2000转。点击“开始”后将自动加载相应源文件，然后点击“发送”，实现直流电机的闭环调速，在需要观察结果时，点击“停止”。 1.2.1.3测试结果曲线
由图可得：n(∞)=2000，n(0)=527，n(r)=2000，t1=0.02s，t2=0.06s
1.2.2数学模型辨识
1.2.2.1辨识方法选择
常用的辨识方法有数学建模法和实验测试两点法，此处使用实验测试两点法：
K=(n(∞)-n(0))/(n(r)-n(0))
①当0.32 T1+T2=(t1+t2)/2.16且(T1-T2)/(T1+T2)(T1+T2)=(1.74t1/t2-0.55) ②当t1/t2=0.46时：φ(s)=K/(Ts+1) ,T=(t1+t2)/4.36 ③当t1/t2>0.46时：φ(s)=K/(Ts+1)2 ,T=(t1+t2)/2.16n 且n=(1.075t1/(t2-t1)+05)2 (四舍五入取整) ④当t1/t2<0.32时：φ(s)=K/(Ts+1), T=(t1+t2)/2.12 根据测速结果曲线可得n(∞)=2000，n(0)=527，n(r)=2000，t1=0.02s，t2=0.06s 因0.32 系统开环传递函数G(s)=1/0.000036s2 +0.037s 2