物理科学与工程技术学院
课程设计说明书
课题名称：自动控制原理
设计题目：自动控制与检测原理
专业班级：11级自动化
学生姓名：袁
学号：1134307138
为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
自动检测
检测是指为确定产品、零件、组件、部件或原材料是否满足设计规定的质量标准和技术要求目标值而进行的测试、测量等质量检测活动。检测有3个目标: ①实际测定产品(含零、部件)的规定质量特性及其指标的量值。②根据测得值的偏离状况，判定产品的质量水平(等级)，确定废次品。③认定测量方法的正确性和对测量活动简化是否会影响对规定特征的控制
自动检测是指在计算机控制的基础上，对系统、设备进行性能检测和故障诊断。他是性能检测、连续监测、故障检测和故障定位的总称。现代自动检测技术是计算机技术、微电子技术、测量技术、传感技术等学科共同发展的产物。凡是需要进行性能测试和故障诊断的系统、设备，均可以采用自动检测技术
1雷达天线伺服控制系统简介
1.1概述
用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移
（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。系统的原理图如图1-1所示。 图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图
1.2 系统的组成
从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、可逆功率放大器、执行机构。以上四部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。 现在对系统的组成进行分析：
1、受控对象：工作机械（雷达天线）。试题研究
2、被控量：角位置m θ。
3、干扰：主要是负载变化（f 及L T ）。
氧化锡
4、给定值：指令转角*m θ。
5、传感器：由电位器测量m θ、*m θ，并转化为U 、*U 。
6、比较计算：两电位器按电桥连接，完成减法运算*U U e -=（偏差）。
7、控制器：放大器，比例控制。
动静结合
8、执行器：直流电动机及减速箱。
诺和灵认知理论1.3 工作原理
现在来分析该系统的工作原理。由图1-1可以看出，当两个电位器1RP 和2RP 的转轴位
置一样时，给定角*m θ与反馈角m θ相等，所以角差*m m
m 0θθθ∆=-=，电位器输出电压 *U U =，电压放大器的输出电压ct U 0=，可逆功率放大器的输出电压d U 0=，电动机的转
速n 0=，系统处于静止状态。当转动手轮，使给定角*m θ增大，m 0θ∆>，则*U >U ，ct U 0>，
d U 0>，电动机转速n >0，经减速器带动雷达天线转动，雷达天线通过机械机构带动电位
器2RP 的转轴，使m θ也增大。只要*m m θθ<，电动机就带动雷达天线超着缩小偏差的方向运
动，只有当*m
m θθ=，偏差角m 0θ∆=，ct U 0=，d U 0=，系统才会停止运动而处在新的稳定状态。如果给定角*m θ减小，则系统运动方向将和上述情况相反。
2 雷达天线伺服控制系统主要元部件
2.1 位置检测器
位置检测器作为测量元件，由电位器1RP 和2RP 组成位置（角度）检测器，其中电位器1RP 的转轴和手轮相连，作为转角给定，电位器2RP 的转轴通过机械机构与负载部件相连接，作为转角反馈，两个电位器均由同一个直流电源S U 供电，这样可将位置直接转换成电量输出。
在控制系统中，单个电位器用作为信号变换装置，一对电位器可以组成误差检测器，空载时，单个电位器的电刷角位移()t θ与输出电压()u t 的关系曲线在进行理论分析时可以用直线近似，于是可得输出电压为
0()()u t K t θ= 式中0max K E θ=，是电刷单位角位移对应的输出电压，称为电位器传递系数，其中E 是电位器电源电压，max θ是电位器最大工作角。对上式求拉氏变换，并令()[()]U s L u t =，()[()]s L t θθ=，可求得电位器传递函数为
0()()()
U s G s K s θ== 可以看出电位器的传递函数是一个常值，它取决于电源电压E 和电位器最大工作角度max θ。
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