《执行元件及控制》PPT课件

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1、4.3三相异步电动机4.2直流电机的基本工作原理4.1执行元件的分类第4章执行元件及控制4.4步进电动机4.5直线电动机4.7交流伺服电机控制4.6直流电机的驱动控制4.8电-气比例阀、伺服阀4.9电-液比例阀、伺服阀执行元件定义：执行元件是根据来自控制器的控制信息完成对受控对象的控制作用的元件，它将电能或流体能量转换成机械能或其他能量形式。4.1执行元件的分类4.1.1电动执行元件执行元件根据使用场合不同分为：电动执行元件、气动执行元件、液压执行元件。将电能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的电磁元件。电动执行元件的种类：常用的有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机、电磁制动器

2、、继电器等。电动执行元件的特点：电动执行元件具有调速范围宽、灵敏度高、响应速度快、无自转现象等性能，并能长期连续可靠地工作。操作简单，易实现伺服控制，长时间过载易烧毁。4.1.2气动执行元件将气体能转换成机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件。气动元件的种类：实现直线往复运动的气动执行元件称为气缸；实现回转运动的称为气动马达。气动元件的特点：操作简单，成本低；动作不够平稳，功率小，不易小型化，难于连续伺服控制；低压，0.5～0.7兆帕，输出推力小；压缩空气清洁，结构简单易维护。4.1.3液压执行元件液压执行元件是将液压能转换为机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件。液压执行元件的种类

3、：液压执行元件分为液压缸、摆动液压马达和旋转液压马达三类。液压执行元件的特点：中高压力，输出力巨大；功率密度很大，机械刚性好，动态响应快；制造工艺复杂、维护困难。功率大，动作平稳，易实现伺服控制；难于小型化，易泄漏污染。4.2直流电机的基本工作原理任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应这个基础上的，直流电机也是如此。图4.1直流发电机的工作原理图4.2直流电动机的工作原理直流电机的发展过程：永磁定子→他励定子→稀土高强度永磁定子图直流电机转子铁芯工业用直流伺服电机直流伺服电机结构特点：大起动力矩转子是光滑无槽铁心，线圈是用绝缘粘合剂贴在铁心表面。小惯量转子减小转子铁心直径，增加铁心

4、长度；也采用空心转子铁心。保证直流伺服电机起停的即时性。改进结构使其具有良好的线性伺服性能。4.3三相异步电动机旋转磁场(a)t=0(b)t=T/6(c)t=T/3(d)t=T/2图4.5两极旋转磁场异步交流电机工作原理图4.4三相电流的波形图(a)钳放情况(b)星形连接接线图图4.3定子三相绕组图4.4三相电流的波形图永磁式同步电机工作原理交流伺服电机(永磁式同步电机+光电编码器)第四节步进电机及驱动THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERING&AUTOMATION机械工程及自动化学院FUZHOUUNIVERSITY执行元件的选择与设计步进电机的特点与种类步进电机

5、的工作原理步进电机的运行特性及性能指标步进电机的驱动与控制脉冲电源THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY机电一体化技术步进电动机控制系统环形分配器功率驱动器步进电动机负载指令脉冲输出开环步进电动机控制系统框图步进电机控制系统开环控制系统闭环控制系统速度环、位置环THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY机电一体化技术步进电动机控制系统步进电动机步进电动机的结构与工作原理步进电动机按其工作原理分磁电式反应式小知识：磁阻最小原理磁通总

6、是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生切向拉力。THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY机电一体化技术步进电动机控制系统步进电动机步进电动机的结构与工作原理小知识：磁阻最小原理磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生切向拉力。切向拉力变化过程错齿状态对齿状态产生了磁阻性质的转矩当某相处于对齿状态时，其它相处于错齿状态。THECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY机电一体化技术步进电动机控制系统步进电动机反应式步进电机的结构

7、与工作原理CACABB定子1423转子三相步进电动机简化图三相：A-AB-BC-C三拍一个循环，转子旋转了一个齿极，空间角度为90°。步距角为30°。通电顺序为：A→B→C→ATHECOLLEGEOFMECHANICALENGINEERINGAUTOMATION,FUZHOUUNIVERSITY机电一体化技术步进电动机控制系统三相三拍或单三拍工作方式CAC`A`B`B1423三相三拍工作方式CAC`A`B`B1423CAC`A`B`