角位移自动控制系统设计报告.doc

角位移自动控制系统设计报告 一：项目背景 角度控制技术无论是在工业生产，还是日常生活中都起着非常重要的作用。在传感技术、交通、电力和航天等行业，在战争时期，对敌人的飞机的准确入射，都要求很高的角度控制，在当今社会，角位置控制系统，在日常生活，和国家军事活动中都起到非常重要的作用。 在本项目中，我利用本学期自动控制这门课中学到的理论知识，通过硬件电路，实现角位移的自动反馈，是输出的角位移跟随我输入的角位移的变化而变化，并且可以实现实时跟随。 二：实验目的 掌握用TL084运放搭建各种电路； 掌握负反馈的相关理论和应用； 掌握用功放电路驱动马达的电路； 掌握设计、实现电路的相关技巧； 三：系统框图 图（1） 四：项目方案 1、输入角度设定 图（2） 如图（2）所示，通过旋转滑动变阻器来达到任意角度的设定。此电位器可以旋转一周，通过旋转的角度的不同，对应的电压不同，输出相应不同的电压，再通过TL084运放搭建的电压跟随器后，使输出的电压更加稳定。由于TL084运放的工作电压输入±9V,但是当输入端电压高于8V时运放就工作于非线性区，所以R2和R5都选用100K电阻使运放输入端最大输入3V电压，从而远离运放的非线性区使运放稳定的工作于线性区。 2、差分放大电路 图（3） 如图（3）所示，用运放TL084搭建的差分放大电路输入端分别输入设定角度电位器所产生的电压和马达电位器所产生的电压，由于R3=R4=R10=R11,所以此电路输出的电压为Vout=V1-V2。 3、偏置电压补偿电路 图（4） 如图（3），根据测量，马达电位器当电压达到1V时其处于转与不转的临界状态，并且其由正传和反转，所以就有±1V的由马达电位器产生的偏置电压，故采用乙类双电源互补对称功率放大电路。U1d是一个比较器，实现差分电路输出的电压与0V电压相比较，若不相等，则说明马达电位器转动的角度与设定的角度不一致，则比较器输出端大概输出7V左右的电压，经过功放，使9013三级管导通，此时由于三极管PN节会产生0.6V的偏置电压。所以此电路会产生总共1.6V左右的偏置电压，所以调节电位器R15使输入U2C跟随器的电压为1.6V。然后再送入反向加法器。 4、差分电路产生的压差跟随电路 图（5） 如图（5）所示，将差分电路输出的电压经过跟随器后输入到加法器。 偏置电压电路 图（6） 如图（6）所示，U2A是一个反向加法器，将电机、三极管差生的偏置电压和差分电路产生的压差相加，由于R6=R7=R16，所以加法器输出以按压为输入两个电压相加再求反。然后送入功放电路，驱动马达电位器转过一定的角度，从而使差分电路输出0V，达到马达电位器转过的角度与设定的角度相等。R12为马达电位器，此处便为系统的反馈电路。 五：项目整体电路图 图（7） 六：所需元件 TL084芯片 2片； 三极管9013 2个； 三极管9012 2个； 多圈电位器 1个； 马达电位器 1个； 普通电位器 1个； 100K色环电阻 8个； 10K色环电阻 3个 杜邦线40根； 40Pin插针2排，20Pin底座2个； 焊接工具1套。 七：总结 该项目设计角位移自动控制系统，在给定角位移的情况下，电机能够自行转动到指定角位移处。目前设计的系统还只停留在表面，没有进行实际焊接与调试，所以，设计的系统有可能不能满足设计生产的需要，还有待今后在实际调试中进一步总结经验和先进的设计方法。为了进一步完善工程设计方法，设计出真正的最佳系统，有必要对工程设计方法的推导过程进行仿真分析，以验证按工程设计方法设计的系统能否达到要求的性能指标，从而找出推导过程中被忽略的细节部分对系统的影响，这些影响是在设计时应该注意的，从而减小设计与实际之间的差距。 六、参考文献 《自动控制原理》第五版 胡寿松主编2007. 科学出版社 《自动控制原理》王建辉、顾树生主编.2005. 冶金工业出版社 《电子技术基础（模拟部分）》第五版 康华光主编.2005. 高等教育出版社