机电传动控制(邓星钟)

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1、机电传动控制(第三版)邓星钟主编华中科技大学出版社2001年3月第1章概述机电传动的发展概况;电气控制系统的发展概况;“机电传动控制”课程的性质和任务.1.机电传动发展的概况1)成组拖动一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差.2)单台电动机拖动一台电动机---一台设备当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生产工艺要求.3)多台电动机拖动一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化.举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,

2、横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的.2.电气控制系统的发展概况1)继电器-接触器控制系统能对控制对象实现起动,制动,有级调速控制;结构简单,动作可靠;控制速度慢,控制精度差.2)连续控制方式和自动控制系统20世纪30年代的电机放大机控制,40-50年代的磁放大器控制和水银整流器控制,1958年以后的晶闸管-直流电动机无级调速系统,80年代以来的新型电力电子元件-交流电动机无级调速系统;控制简单,可靠性高,连续控制,拖动性能好.电气控制系统的发展概况3)可编程序控制器(PLC)是继电器常规控制技术与微机技术的结合,是一台按开关量

3、输入的工业控制专用计算机;具有逻辑运算功能,定时/计数功能,数字运算功能,通信功能.4)计算机数字控制系统1952年美国出现第一台数控铣床,1958年出现加工中心,20世纪70年代CNC应用于数控机床和加工中心,80年代出现了柔性制造系统(FNS);提高了生产机械的通用性和效率,实现机械加工全盘自动化.3.“机电传动控制”课程的性质和任务1)课程性质该课程是机械类专业的一门必修的专业基础课,是机电一体化人才所需电知识的驱体.它将电机,电器,继电器-接触器控制,PLC,电力电子技术,自动调速系统有机地结合在一起.2)课程内容全书13章,

4、分为5个单元:(1)机电传动系统的动力学基础和过渡过程;(2)电机及继电器-接触器控制系统;(3)可编程序控制器;(4)电力电子技术的基本知识;(5)自动调速系统.3)课程学习任务掌握继电器-接触器控制系统的工作原理和元件选择,掌握PLC的编程方法与应用,掌握闭环控制系统的工作原理与性能及其应用场所.了解电力拖动的一般知识,了解最新电气控制技术在生产机械上的应用.阅读书目:1.齐占庆主编.机床电气控制技术(第三版).北京:机械工业出版社.2004年6月.2.陈伯时主编.电力拖动自动控制系统(第三版).北京:机械工业出版社.2003年8

5、月.3.程宪平主编.机电传动与控制(第二版).武汉:华中科技大学出版社.2003年9月.4.魏炳贵主编.电力拖动基础.北京:机械工业出版社.2000年8月.图10.监控程序初始界面点击蓝色框中的各按钮可以切换到各监控界面。1235749611131517L11L21L31L12L22L32UVW注意电气原理图中的图形符号,文字符号和回路标号电气原理图举例第2章机电传动系统的动力学基础掌握机电传动系统的运动方程式,用它来分析机电传动系统的运动状态;了解多轴拖动系统中转矩,转动惯量和飞轮转矩的折算方法;了解几种典型生产机械的机械特性;掌握

6、机电传动系统稳定运行的条件.2.1机电传动系统的运动方程式1.单轴机电传动系统运动方程式:定义式工程计算式在上述两个式子中:TM-电动机转矩;TL-负载转矩;J-转动惯量;GD2-飞轮转矩,且J=1/4(GD2);n-转速;-角速度.讨论.在上式中:1)当TM=TL时,n为常数.dn/dt=0,状态为恒速;称之为稳态或静态.2)当TM≠TL时,n为变数,dn/dt≠0,状态为加速或减速;称之为动态.2.系统动态转矩Td讨论:1)当Td=0时,系统为稳态;2)当Td≠0时,系统为动态:(1)Td＞0,dn/dt=a＞0,系统加速;(2

7、)Td＜0,dn/dt=a＜0,系统减速.因此,TM,TL有大小,有方向.则工程计算式可写为:TM-TL=Td令系统动态转矩:3.TM,TL的正方向及性质以转速n为参考量(先定下n的正方向);规定:与n方向相同的TM为正,与n方向相反的TL为正;与n方向相反的TM为负,与n方向相同的TL为负.举例例1:列出下图系统的运动方程式,并说明运动状态.nTMTLnTM＞TL解:TM与n反向为负,TL与n反向为正,运动方程如下式;状态为减速.举例例2:提升重物过程如左图示,写出运动方程式.解:(a)中,提升重物,TM为正,TL为正,运动方程式为

8、:(b)中,仍为提升重物,但TM为负,TL为正,运动方程式为:思考题:试分析图(a)和图(b)系统的运动状态.2.2转矩.转动惯量和飞轮转矩的折算实际拖动系统一般是多轴传动系统,该系统的运动方程式,是将其转矩等折算到一根