爱华网1、 电压测量装置原理及结构图
如图1-1是一个电压测量装置，也是一个反馈控制装置。是待测量电压，e1
e2是指示的电压测量值。如果e2不同于e1，就产生误差电压e?e1?e2，经调制、放大后，驱动两相伺服电动机运转，并带动测量指针移动，直至e2?e1。这时指针指示的电压值即是待测量的电压值。
系统由于比较电路、机械调制器、放大器、两相伺服电动机及指针结构组进行拉什变换,于是有
比较电路 E(s)?E1(s)?E2(s)
调制器 U(s)?E(s)
放大器 Ua(s)?KAE(s)
两相伺服电动机 Mm??C?s?m(s)?Ms
Ms?CMUa(s)
2 Mm?Jms?m(s)?fms?m(s)
式中，Mm是电动机转矩；Ms是电动机堵转转矩；Ua(s)是控制电压；?m(s)是电动机角位移；Jm和fm分别是折算到电动机上的总转动惯量及总粘性摩擦系数。
绳轮传动机构 L(s)?r?m(s)
式中，r是绳轮半径；L是指针位移。
测量电位器 E2(s)?K1L(s)
式中，K1是电位器传递函数。
图1-1电压测量装置系统结构图
2、 电压测量装置的传递函数
根据系统结构图，可求得系统的开环传递函数和闭环传递函数分别为：
开环传递函数 （s）= GC(s)KA?Km?r?K1? R(s)s(Tms?1)
（2-1）闭环传递函数
?(s)?KA?Km?r?K1
Ts?s?KA?Km?r?K12 （2-2）
其中，取放大器的开环增益KA=2，两相伺服电动的开环增益Km=10，绳轮半径r取0.4，测量电位器的开环增益K1=2.5，Tm=1
则系统的开环传递函数可写为
G(s)?10 （2-3） s(s?1)
闭环传递函数可写为
?(s)?10
s2?s?10 （2-4）
3、 系统的性能指标分析
由二阶系统闭环传递函数的标准形式 ?nC(s) ?(s)? （3-1）
?2R(s)s?2??ns??n22
根据公式?n?
?n??3.16 (rad/s
)，?d???3.12(rad/s)；
并根据公式??
???0.16，??arccos?=1.74. 3.1 时域性能指标
由于0< ?<1，由此可以看出该系统处于欠阻尼状态，于是该系统的时域性能指标分别为：
1、 延迟时间td： 指响应曲线第一次达到其终值一半所需要的时间 。
td?1?0.7?
?n=0.35 s
2、上升时间tr：指响应从零第一次上升到终值所需的时间。上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短，响应速度越快。
tr????=0.45s ?d
3、峰值时间tp：指响应超过其终值到达第一个峰值所需要的时间。
tp??=1.01 s ?d
4、超调量?%：指响应的最大偏离量与终值的差与终值比的百分数。
?%?e???100%=0.51%
5、调节时间ts：指响应达到并保持在终值?5%内所需要的最短时间。
ts?3.5
??n=6.92s
3.2 频域性能指标：
1、谐振峰值Mr：系统尼科尔斯曲线与尼科尔斯图线相切点对应M的最大值。
Mr?=3.17
2、谐振频率?r：谐振峰值处所对应的频率。
?r??3、带宽频率?b：当闭环幅频特性下降到频率为零时的分贝值以下3分贝时，对应的频率。
?b??4、截至频率?c：穿越0分贝线时的频率。
?c??5、相角裕度?：对于闭环稳定系统，如果系统的开环相频特性再滞后?°，则系统将处于临界稳定状态。
??arctan°
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