多变量运动控制系统.ppt

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1、多变量运动控制系统天津大学自动化系吴爱国学习的方法与步骤问题的了解1问题的深入2现有的手段3解决与验证3主要内容1、多电机工业应用实例2、技术要求和性能指标3、单电机拖动系统数学模型4、多分部连拔机系统数学模型5、控制系统的分析与设计6、控制系统的仿真与软件编程7、拉丝机控制系统调试与验收8、拉丝机控制系统发展与展望1、多电机工业应用实例冶金材料加工制造各类金属材料的线材、板材制品需要冷、热连轧机、连拔机和成型机。机器人的运动系统工业机器人、医用机器人、家庭机器人、水下机器人、航空机器人、军用机器人

2、等装备制造与生产线数控机床、锻压机床、矿山设备、运输生产线、汽车生产线航空航天装备月球车、登陆设备、空间运动系统等运动控制与系统定义运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。运动控制系统是针对控制对象采用控制器、传感器和执行器，集成的信息处理系统。总体要求：依据工艺性能，结构的限制提出。如运行的速度范围、定位精度、运动的轨迹特性、动态响应时间。基本的控制要求是什么？每个单元或分布、执行机构的动静态性能指标和技术要求各个单元或分布、执行

3、机构相互连接性能指标和技术要求综合要求是什么？设备投资、可靠性、运行环境、运行费用、维护费用1、多电机工业应用实例连轧机视频观看1、首钢热连轧系统2、不锈钢热连轧系统数控机床1、数控桥式龙门铣床2、悬臂式数控铣床机器人1、家庭机器人2、装卸机器人1、多电机工业应用实例斯坦福机器人运动方程PUMA560机器人运动学方程求如图所示PUMA560机器人的运动学方程。1)D-H坐标系的建立按D-H方法建立各连杆坐标系，如图所示。2)确定各连杆的D-H参数和关节变量表中给出了各连杆的D-H参数和关节变量。连杆

4、变量αadcosαsinα110°001022–90°0d20–1330°a201044–90°a3d40–15590°000166–90°000–1机器人的位置控制运动控制系统特点也属于机电一体化系统，其功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，机电一体化产品具有自动化、智能化和多功能的特性，而实现这种多功能一般需要机电一体化产品具备五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能、控制功能和执行功能，而实现这些功能的各个组成部分及其技术就构成了机电一体化产品的总

5、体或系统。(一)机械系统。机电一体化产品的机械系统包括机身、框架、机械传动和联接等机械部分。这部分是实现产品功能的基础，因此对机械结构提出了更高的要求，需在结构、材料、工艺加工及几何尺寸等方面满足机电一体化产品高效、多功能、可靠、节能和小型轻量等要求。(二)动力系统。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。动力系统包括电、液、气等动力源。机电一体化产品以电能利用为主，包括电源、电动机及驱动电路等。(三)传感与检测系统。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程

6、中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。传感与检测系统的功能一般由测量仪器或仪表来实现，对其要求是体积小、便于安装与联接、检测精度高、抗干扰等。(四)信息处理及控制系统。根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。机电一体化产品中，信息处理及控制系统主要是由计算机的软件和硬件

7、以及相应的接口所组成。(五)执行机构。执行机构在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。机电一体化产品的执行机构一般是运动部件，常采用机械、电液、气动等机构。执行机构因机电一体化产品的种类和作业对象不同而有较大的差异。执行机构是实现产品目的功能的直接执行者，其性能好坏决定着整个产品的性能，因而是机电一体化产品中最重要的组成部分。机电一体化产品的五个组成部分在工作时相互协调，共同完成所规定的目的功能。在结构上，各组成部分通过各种接口及其相应的软件有机地结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效

8、能最佳的完整产品。2、技术要求和性能指标以连轧机为例：中国二重制造的武钢2250mm热连轧机从炼钢厂出来的钢坯还仅仅是半成品，必须到轧钢厂去进行轧制以后，才能成为合格的产品。热轧后的成品分为钢卷和锭式板两种，经过热轧后的钢材厚度一般在几个毫米,如果用户要求钢板更薄的话，还要经过冷轧。热轧生产工艺流程板坯由炼钢连铸车间的连铸机出坯辊道直接送到热轧车间板坯库，直接热装的钢坯送至加热炉的装炉辊道装炉加热，不能直接热装的钢坯由吊车吊入保温坑，保温后由吊车吊运至上料台架，然后经