数控技术（伺服3）ppt培训课件

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1、6.3.3积分调节器及比例积分调节器1.积分调节器及控制规律∵Σ为“”地，且运放的内阻无穷大，∴即，输出的电压Uex为输入电压Uin对时间的积分。τ—为积分时间常数；“～”—输入输出相位相反。当输入信号由0变到某一电压时，电容C以近似恒流方式进行充电，输出电压与t(时间)呈线性关系，即，当t=τ时，几分调节器有三个重要特性：a.延缓性：电容C充放电需要时间，输入阶跃电压后，输出变化较缓慢，呈线性增长。b.保持性：当输出阶跃信号Uin=0后,输出仍保持在输入信号改变前的瞬时值上。当t<τ时消失，；当t≥τ时消失，c.叠加性

2、：当输入一个阶跃信号后，再输入若干阶跃信号，输出端能把这些信号累加，上跳变相加，下跳变相减。即下图：UexUinUinUext0UinUin1Uin2Uin30Uext1t2t3t4Uex1Uex2Uex3Uex4Uin4t2.比例积分(PI)调节器由于运放内阻无穷大∑为“”地，故，输出电压为：当输出阶跃电压信号时，有分析：PI调节器的输出电压Uex由P、I两部分组成，在输出阶跃信号的瞬间，电容C相当于短路，输出相当于一个放大系数为Kp的比例环节，输出电压立即为KpUin；之后，随电容充电，输出电压开始积分，其数值不断增

3、长，直到稳态，在稳态，Uin＝0，Uex仍维持稳定值。P调节的放大作用加快了系统的调节过程，I调节保持叠加实现稳态无静差。3.转速负反馈单闭环无静差调速系统调速两个目的：·速度指令改变时，电机转速随意改变。·速度指令不变时，电机转速稳定不变。无静差调速：稳定运行时，输入端的给定值与实测量的反馈值相等，相差为0。PI调节器输出端输入给定值和反馈值Un，当两者之间差不为0时，P调节迅速响应起控制作用，I最终消除稳态偏差。PMW工作原理如下：1）当PWM输出脉冲在正半周时，经R2C2延时后，A1输出使T1、T4(+)，而A2，

4、使T2、T3(-)；当PWM负半周时，经R3C3延时后，A输出,T2、T3(+)，A1使T1、T4(-)。2）突然加了负载后，电机转矩失衡，转速下降，使，即，△Un使PI调节器输出Uc产生一个增量△Uc，该增量PWM方波占空比δ发生变化，电机转速增加Un＝Un*为止，电机转速值增到加载前的值，但Uc比前增加了△Uc△Uc引起PWM占空比的变化，但不是用于改变n，是用于改变电枢电流ia，使电机转矩T与TL（外载）平衡。0*¹-=DnnUUU3）当外载负荷TL不变时，改变Un*，在突变的瞬间，使PI调节器Uc发生了变化使PW

5、M占空比发生了变化改变了电机转速，电枢电流没变化，当Un*=Un时，电机达新的稳态。问题：一般直流伺服电机，机电常数τj＝数ms～数s，故电磁时间常数τd＝(10～30)ms，个别小于1ms，τj>>τd故用一个调节器调节两个参数n、I是困难的，难以达到良好的控制品质，采用双闭环调速方式。4.转速、电流双闭环调速系统ASR：速度调节器，是主调节器。内环工作从属于外环ACR：电流调节器，是辅调节器。调节过程如下：1）突然启动：启动前，△Un*=0,Un=0，在突然加了Un*后的瞬间，电机的n=0。此时，达到最大值；由于采用

6、的限幅的PI调节器，△Un使ASR的输出i＊快速达到饱和值im，直到Un>Un*为止（即△Un为负值）。刚启动的瞬间，电动机电流电流的反馈值i＝0，ACR输入信号

7、－△i

8、=

9、－im*＋i

10、最大值，在该信号作用下，ACR的输出Uc增大PWM输出的脉宽发生变化，Ia增大，电动机启动。当启动电流达到最大值，反馈值i与给定值im*近似值相等，－△i=0,输出达到最大稳定值，Ia达到最大稳定值，T最大，给定转速。由于电磁常数τd>>τj(机械常数)，电枢电流达到最大启动电流时间比转子达到给定转速时间小许多，故启动动态响应短。2）

11、抗负载扰动在速度给定值Un*不变的情况下，电动机负载变化时，双环系统能很好维持电动机速度不变。外载加大时，电机Un减小,△Un=(Un*－Un)增大，

12、－i＊

13、增大。在刚加瞬间i没变，故

14、－△i

15、＝

16、－i＊＋i

17、增大，使ACR的Uc增大,PWM输出方波的占空比变化，Ia增大。当△Un>0，在PI累作用下，

18、－i＊

19、增大，且大于i，－△i增大，Uc增大Ia增大,电机升速直到△Un＝0且－△i＝0，Uc在新的稳定数值上。用来平衡变化后的外载，使速度不变。3）抗电网电压扰动过程由于电网电压波动，使Ia变化，由于机电时间常数作用

20、，当转速尚无变化时，电流负反馈值i已变化使－△i、Uc变化PWM占空比变化，从而消除电网电压波动引起Ia的变化。小结：外载变化使n变化，由ASR调节起主要作用；电网电压波动，使Ia变化,ACR起主要作用。6.4交流伺服电动机调速系统直流伺服电机有明显的弱点——由于机械换向器和电的存在，易磨损，易产生火花，降低了电机运