01-运动控制系统概述

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1、运动控制系统概述•运动控制就是以机械运动的驱动设备为控制对象（电机），以控制器为核心，以电力电子的功率变换装置为驱动，在自动控制理论指导下，对运动部件的位置、速度、转矩等进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数（如速度、加速度等）或动力参数（转矩）完成相应的动作。电网给定量控制器驱动器电动机生产机械-测量反馈装置运动控制系统的控制目标•（1）位置控制•将某负载从某一确定的空间位置按某种轨迹移动到另一确定的空间位置。（数控机床、机器人）•（2）速度和加速度控制•以确定的速度曲线使负载产生运动。（电梯）•（3）转矩控制•通

2、过转矩的反馈来维持转矩的恒定。（造纸机械）运动控制系统的分类按驱动部件分：直流传动系统；交流传动系统；液压；气动按被控物理量分：调速系统－－以转速为被控量；位置随动系统（伺服系统）－－以角位移或直线位移为被控量；按控制器的类型分：模拟控制系统数字控制系统按系统结构分：开环，半闭环，全闭环，双环/多环系统对某一实际运动控制系统可能是这些分类的交叉：如：用单片机实现的数字式双闭环直流调速系统；运动控制系统/伺服系统•伺服系统（ServoSystem）/随动控制系统•是一种以机械位置或角度以及（速度，加速度）作为控制对象的自动控制系

3、统。•它的根本任务是实现执行机构对给定指令的准确跟踪（包含反馈环节），即实现输出变量的某种状态能够自动、连续、精确地复现输入指令信号（期望值）的变化规律。伺服系统的要求•对伺服系统的基本要求有稳定性、精度和快速响应性。•稳定性是指作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态的能力。•精度是伺服系统的一项重要的性能要求。它是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。•快速响应性是衡量伺服系统动态性能的另一项重要指标。快速响应性有两方面含义，一是指动态响应过程中，输出量跟随输入

4、指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过程结束的迅速程度。伺服系统衡量伺服系统性能的主要指标还有频带宽度。频带宽度简称带宽，由系统频率响应特性来规定，反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大，快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大，带宽越窄。典型运动控制系统（伺服系统）结构•开环运动控制系统结构简单，方便；位置精度取决于步进电机的精度、传动系统的精度以及摩擦阻尼等特性典型运动控制系统（伺服系统）结构•半闭环运动控制系统普遍配有内环（电流环）保护电机，以避免因为负载原因而产生的电流过大烧毁电机的故障检测

5、装置放在伺服电机轴或传动装置末端，间接测量移动部件唯一来进行位置反馈；广泛应用典型运动控制系统（伺服系统）结构•全闭环运动控制系统直接测量，可补偿机械传动机构的全部误差，精度高；系统复杂，调试困难。机械系统参数包含在闭环内，对系统稳定性有影响。运动控制技术的发展趋势•从性能上看，向高精度、高效率、智能化方向发展；•从功能上看，向小型化、轻型化、多功能方向发展；•从层次上看，向系统化、集成化方向发展。运动控制系统中的关键技术系统总体技术自动控制技术伺服驱动技术能源部分信息输入信息处理与控驱动部分执行元件机械本体制器检测部分计算机与信息

6、处理技术机械设计技术传感与检测技术本课程参考书目•从爽，李泽湘。实用运动控制技术。电子工业出版社•王兴松。精密运动控制系统。科学出版社。•张立新，董玉红。机电系统仿真与设计。哈尔滨工程大学出版社。张建民.机电一体化系统设计-(第三版).高等教育出版社.2007-7-1