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极性也是为负。
旋转变压器测角线路的输出电压波形和相敏整流器的输出电压波形可通过实验来验证，将实验随动系统开环(跟踪电机TM2不接)，并驱动电机TM1，即误差角在00与3600之间变化。
此时将接收器输出电压接至相敏整流器的输入端，并将其输入电压和输出电压分别接到示波器，得到的披形图如图3-3-8所示。uo中有800Hz，说明电容滤波不够理想。
从图3-3-8中的输入与输出电压波形图，还可求出二者的相移角为
b （3-3-3） a说明相敏整流器的输出电压迟后其输入电压的相位角为? 。
???3600
图3-3-8 相敏整流器的输入输出电压波形 图3-3-9 相敏整流器的等效电路图
由于相敏整流器中四只二极管是非线性元件，其正反向电阻随其工作点的变化而变化，在理论推导该环节的传递函数时，用如图4-3-9所示的等效电路来分析，从输出端来看，有一个内阻Ro（Ro≠常数），该电路的传递函数为
G(s)?UO(s)?2Ui(s)K2 式中RL T?RLR0C K2?cRL?RORL?ROTcs?1由于滤波时间常数Tc很小，故可近似：G2(s)?K2 （3-3-4） 三、校正装置
在实际反馈控制系统中，被控对象的络构和参数往往已经确定如果仅仅以误差信号e(t)来调节系统，一般来说是难以满足用户的技术要求。因此，需要对原系统加入合适的校正装置，校正装置可分为并联校正、串联校正及复合校正三类，采用哪一类校正方式，取决于系统中被控对象本身的物理结构和动态特性，对系统性能的要求以及可采用的元件等实际情况。一般来说，串联校正比较简单，调试也较容易，若采用有源串联校正，还能起到前后级的隔离作用。 校正装置在控制系统中联接位置的选择原则上应考虑两点，第一在传递功率较
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小的电路中，即在系统主通道的前半部，不能串接在系统的功率放大部分。第二，直流校正网路只能接在传递直流信号的电路中。本实验随动系统的串联校正装置的联接位置介于相敏整流器与功率放大器之间。
串联校正采用得比较普遍．其作用是将系统中的误差信号e(t)加工成合适的控制信号。校正装置所进行的运算叫做控制规律，并且根据各种校正装置所实现的具体控制规律把它们分别称为比例控制器、比例积分控制器和比例积分微分控制器等。
下面分别说明几种基本控制器的作用。 1．比例（P)控制器
比例控制器的传递函数为
G(s)?KP （3-3-5）
比例控制器的输出信号u(t)成比例地、无延迟地反应其误差信号e(t)即
u(t)?Kpe(t) （3-3-6）
它的作用是增大系统的开环比例系数，以提高系统的稳态精度，降低系统的惰性，加快响应速度。但过大的KP通常会造成系统的动态性能变坏，甚至不稳定，因此比例控制器通常不单独使用。
2．积分(I)控制器
积分控制器的传递函数为 G(s)?1 （3-3-7） Tis它的输出量u(t)是输入量e(t)对时间的积分，即
1u(t)?Ti?e(t)dt （3-3-8）
0t它的特点是：当输入信号e(t)变为零以后，控制信号u(t)如不为零，即可以维持在某一非零值。系统中加入积分控制器后，可以提高系统的型别，以达到消除系统稳态误差的目的。但积分校正却使系统的动态性能变坏，甚至会导致系统的不稳定，此外积分控制作用往往导致系统响应迟缓。
3．比例微分(PD)控制器
比例微分控制器的传递函数为
G(s)?KP(1??s) （3-3-9）
PD控制器的输出信号u(t)既成比例地反应输入信号e(t)，又成比例地反映输入信号的导数，即
u(t)?Kpe(t)?Kp
de(t) （3-3-10） dt２５
其中Kp—比例系数
?—微分时间常数
微分控制作用有时也叫做速率控制，即输入信号的变化越大，输出信号越大。微分时间常数，是速率控制作用超前于比例控制作用的时间间隔，也就是说微分控制作用具有预测的特性。但是当动态过程接近于稳态时，误差信号变化不大或是变化缓慢，微分作用也就微不足道，所以微分作用不能单独使用，它总是与比例作用结合起来使用。 4．比例积分(PI)控制器
比例积分控制器的传递函数为
G(s)?KP(1?K(1?Tds)1 （3-3-11） )?PTisTis其输出信号u(t)同时成比例地反应输入信号e(t)及其积分
u(t)?Kpe(t)?KPTi?e(t)dt （3-3-12）
0t式中Kp—比例系数 Ti—积分时间常数
由于PI控制器有Kp和Ti两个可调参数，适当加以选择就有可能使系统既稳定又具有较好的稳态和动态性能，即兼有比例和积分两种控制器的优点。其中，积分控制作用是提高系统的型别，以消除或减小稳态误差，而比例微分的作用是提高系统的阻尼程度，从而保证闭环系统的稳定性。
5．比例积分微分(PID)控制器 PID控制器的传递函数为
G(s)?Kp(1?1??s) （3-3-13） Tis 它是一种由比例、积分、微分等基本控制规律组合而成的复合控制规律，兼有几种单独控制器各自的优点。其运动方程式为
u(t)?Kpe(t)?KPTi?t0e(t)dt?Kp?de(t) （3-3-14） dtPID控制器的传递函数可改写为
KpTi?s2?Tis?1 G(s)? （3-3-15）
TIs 当4?/Ti?1时，上式还可写成
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G(s)?Kp(?1s?1)(?2s?1) （3 -3-16）
Tis从上式看出，比例积分微分控制规律既可使系统的型别提高，又将提供两个负
实零点，它比PI控制器多提供一个负实零点，从而进一步提高了系统的动态性能指标。因此比例积分微分控制规律在控制系统中得到了广泛应用。
四、功率放大器。
功率放大器的原理线路如图所示，其主要作用是给出足够的电流以满足驱动直流力矩电机的需要，同时还要具有较低的输出阻抗和较高的输入阻抗以起到放大器与力矩电机间的隔离作用。本实验采用OCL准互补推挽功率放大电路。
图3-3-10 功率放大器电路图
功率放大器的电压放大倍数的计算公式为K4?R5?R6 （3-3-17） R5五、直流力矩电机
一般的直流伺服电动机应用于控制系统时，因电动机转速高，往往要用齿轮减速后拖动负载，这样由于齿轮传动引起的齿隙误差，降低于系统的精度，为取消减速齿轮以改善其性能，可用长期低速运行的力矩电动机。它的工作原理与普通直流伺服电动机相同，为了在同样体积与电枢电压下降低转速、增加力矩，通常把电机作成扁平型，并做成多极永磁式，无须激磁。为了减小转矩脉动，电枢的槽数、换向片数和串联导体数设计得都比较多。这种电机低速转时可达每分钟几转，转速波动可在5%以内，并可长期在堵转状态下运行，输出足够大的转矩而不致损坏电机。此外，机械特性、调节特性以及快速响应特性都比较好(机电时间常数一般只有十几毫秒至几十毫秒)。因此力矩电机适合于在位置伺服系统中作执行元件用。
力矩电机的电气原理如图3-3-11所示，磁场是永磁式的，其数学推导如下。
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