角位移控制系统

角度输入差分放大功率放大角度输出电压补偿反馈校正网络自动控制原理实验报告姓名：蒋毅学号：1228402052班级：12微电子一、实验题目题目：角位移控制系统设计并制作一个角位移控制系统，输入一定的角度，输出相同的角度。利用自动控制原理的知识调试并改善系统性能。二、基本原理及系统框图利用单圈电位计输入一个电压值，与输出电压相减（负反馈），作用与马达电位器上。马达电位器时内部有电位器的马达，马达旋转带动电位器的抽头移动。电路±9V供电，最大角位移：300°。图1系统框图三、电路图图2系统电路图1.角度输入和差分放大图3角度输入电路R3为单圈电位器，同过抽头分压输入，电压变化范围：0~6V。R10为马达电位器的电位器部分，电压变化范围：0~6V。两个电位器的输出电压经过有运放组成的减法电路差分输出，如果输出电压不为零表示输入角度和输出角度之间有差值，马达电位器就会工作，以旋转到正确的角度。当电压为正时，马达正转；电压会负时，马达反转。2.校正网络图4校正网络R19，R20和C1组成超前校正网络，提高电路的相应速度。后接正相比例放大，提高系统增益。3.补偿电路图5电压补偿电路因为功率输出部分的三极管有导通压降，以及马达电位器需要克服一定的静摩擦力，所以需要补偿一定的电压。补偿电压与校正网络的输出电压相加，输出到功率放大电路。差分电路输出的电压输入到运放组成的比较器，决定补偿电路的正负。若马达正转则补偿正电压；马达反转则补偿负电压。调节滑动变阻器以产生合适的补偿电压值。4.功率放大图6功率放大电路有三极管9013和9012组成乙类功率放大电路，100Ω电阻用于模拟负载马达的阻抗。四、系统调试1.补偿电压当三极管导通时，基极与发射极之间电压为0.65V。在马达正负极缓慢增加电压，当电压为0.6V是马达刚开始旋转，所以马达克服静摩擦力需要的电压是0.6V。所以总补偿电压为1.25V。2.校正网络调节校正网络，在系统稳定的条件下尽可能提高响应速度。结果选择校正网络电阻值10KΩ，电容值1uF，系统增益3。五、器件列表器件数量马达电位器RK1681单圈电位器RV24YN1运算放大器LM324N1三极管90131三极管90121多圈电位器50KΩ2多圈电位器10KΩ1多圈电位器5KΩ1电容1uF1电阻1MΩ6电阻50KΩ1电阻10KΩ4电阻1KΩ1表1器件列表六、参考文献《自动控制原理》，第五版，胡寿松主编2007.，科学出版社。《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。