角位移自动控制实验报告

0角位移自动控制系统设计报告1摘要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原理这一门课中学到的理论知识与之前对电路设计的相关知识，通过硬件电路，实现角位移的自动反馈，输出的角位移跟随输入的角位移的变化而产生变化，并且能够实现实时跟随。2目录摘要………………………………………………………………………………………………………………….………1目录………………………………………………………………………………………………………………………….2一、实验目的…………………………………………………………………………………………………….3二、系统框图…………………………………………………………………………………………………….3三、项目方案…………………………………………………………………………………………………….3四、项目整体电路图…………………………………………………………………………………………7五、所需元器件…………………………………………………………………………………….………….7六、测试数据…………………………………………………………………………………………………….7七、作品图片…………………………………………………………………………………………………….8八、总结…………………………………………………………………………………………………………….8参考文献………………………………………………………………………………………………………………….93一、实验目的1、掌握用TL084运放搭建各种电路；2、掌握负反馈的相关理论和应用；3、掌握用功放电路驱动马达的电路；4、掌握设计、实现电路的相关技巧。二、系统框图输入设定角度差分放大功率放大被控对象（马达电位器）比较器图（1）三、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，对应的电阻大小不同，输出相应不同的电4压，再通过TL084运放搭建的电压跟随器后，使滑动电阻器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R1和R2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=R7=R8,所以此电路输出的电压为Vout=V1-V2。53、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。65、偏置电压电路图（6）如图（6）所示，U2B是一个反向加法器，将电机、三极管产生的偏置电压和差分电路产生的压差相加，由于R9=R10=R11，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。7四、项目整体电路图图（7）五、所需元件1、TL084芯片2片；2、三极管90132个；3、三极管90122个；4、多圈电位器1个；5、马达电位器1个；6、普通电位器1个；7、100K色环电阻8个；8、10K色环电阻3个9、杜邦线40根；10、40Pin插针2排，20Pin底座2个；11、焊接工具1套。六、测试数据输入角度输出角度0——6060——00——6060——00——6060——00——5858——00——6060——00——5757——00——9090——00——8080——00——9090——00——8181——00——7575——00——7070——00——7575——00——6969——00——4040——00——4848——080——4040——00——4545——00——1010——00——1010——00——1010——00——1010——0经过多次测量，本系统在通过两电位器电压差值自动控制角度时存在着一定的误差，误差中含有系统误差：系统内部对电位器电压测量的不准确与电机在运行过程中带有摩擦力作用，还有偶然误差：读数时的主观因素与电机转动角度显示的不精确等，但是基本上已经实现了输出角度与输入角度可以随着输入角度的变化产生相应的变化，达到了自动控制的要求。七、作品图片八、总结该项目设计角位移自动控制系统，在通过电位器给定角位移的情况下，马达电机能够自行转动到指定角位移处，并且能够实现正转、反转与自我调节，满足了自动控制的实验要求。在实验过程中，我也遇到许多困难，通过在不断的查询资料、对电路进行调试等尝试下一一得到解决。通过本次实验，我熟悉并掌握了自动控制中相关原理，也通过自己动手设计，运用相关知识实现了角位移自动控制系统，使得自己的能力有了长足的进步。9九、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