运动控制系统-0 - 运动控制系统

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1、运动控制系统教师：苏少钰办公室：自动化系楼313室联系电话：025-84315872-313绪论1、运动控制系统是什么？2、为什么要学习？3、本课程有什么特点？What？Why？How?ListenToMe!1、什么是运动控制系统控制系统自动控制系统运动控制系统控制系统人工控制自动控制系统1）液位自动控制动画2）自动控制定义所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。例如：数控车床按照预定程序自动地切削工件；化学反应炉的温度或压力自动地维持恒定；

2、无人飞机按照预定航迹自动升降和飞行等等.运动控制系统电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置作为驱动机构，在自动控制理论的指导下组成的自动控制系统。典型运动控制系统的基本构成运动控制系统的分类按驱动电机分：直流传动系统－－用直流电机带动生产机械；交流传动系统－－用交流电机带动生产机械；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－－以模拟电路构成控制器；数字控制系统－－以数字电路构成控制器；按闭环数分：单环，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

3、数字式双闭环直流调速系统；直流电机系列步进电机系列接收数字控制信号，把电脉冲信号转换成角位移交流电机系列2、为什么要学习运动控制系统运动控制系统的主要应用领域机械加工，冶金，交通运输，石油加工，航天航空、国防工业、家电生产、轻工、农业等领域。具体应用例子：工业领域：数控机床；印刷电路板生产线：表面贴焊，快速打孔，机械手放置器件；国防领域：雷达跟踪，自动武器，飞行器控制等；家电领域：冰箱，空调，洗衣机，电脑光驱，电风扇等；机器人：机械手、足球机器人、搬运机器人等。数控车床数控铣床机械手MarsRoverMarsRover2六自由度机械手取物六自由度机械手运动据统计，我国电动机装机容量约

4、为4亿多千瓦，其用电量占当年全国发电量的60%~70%。当前，能源紧张！！！合理、经济、有效的利用电能，是运动控制系统设计者的责任。综合性强，多个学科交叉（自动控制、电子技术、微机技术等）工程化－－理论与实践相结合。涉及的知识：自动控制理论、模拟与数字电路、微机原理重视能力培养，学会如何将学到的知识具体应用到实际的工程设计中。3、本课程有什么特点运动控制系统结构控制器驱动器电动机生产机械测量反馈装置PC或PLC主要研究内容：（1）电力传动装置与系统（2）运动参数的测量与反馈（3）运动系统的控制策略（1）电力传动装置与系统电力传动：电源、控制设备、电动机和被拖动的机械对象的组合。电动机

5、：电能到机械能的变换装置。电力传动中应用最广泛、研究最深入的电动机：直流电动机、交流电动机驱动器：向电动机提供功率并控制其转矩、转速或位置的装置。（2）运动参数的测量和反馈测量和反馈部分的核心：传感器运动控制系统中的传感器的作用：运动参数的测量力学参数的测量电气参数的测量控制系统对测量反馈部分的基本性能要求：准确性（静态特性）、实时性（动态特性）（3）运动系统的控制策略开环控制：一种不需要测量系统输出，以及不需要根据输出作出反应的控制技术。闭环控制：将测量系统输出与输入给定值相比较，并采取正确行动已获得期望的输出结果的技术。闭环运动控制系统一般围绕某种控制目标进行。闭环控制系统的控制

6、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：通过转矩的反馈来维持转矩的恒定。（造纸机械）闭环控制器中的著名控制机制：比例-积分-微分（PID）控制对系统误差进行处理并得到控制量的三种方式它们的本质是什么？它们的作用各有哪些？它们是如何实现的？在工程设计中如何使用？运动控制系统的发展历史19世纪80年代以前－－仅有直流电气传动19世纪末，出现交流电机（鼠笼式异步交流电机）－－开始逐步使用交流电气传动20世纪30年代起，形成直流调速，交流不调速的格

7、局20世纪后期，交流调速兴起运动控制系统的发展趋势高频化交流化网络化以省电为目的：改原来交流不调速为交流调速；以减少维护为目的：改直流调速为交流调速；原直流调速达不到的领域：大功率、高压、高速场合应用交流调速系统。本课程时间安排：总共32学时讲课－－24学时实验－－8学时本课程内容安排：调速系统：直流调速系统、交流调速系统；伺服系统（位置随动系统）；实验1）直流调速系统开环直流调速系统；转速负反馈单闭环直流调速系统；转速双闭环（速度环+电流环）直流调速系统