直流伺服系统设计

《直流伺服系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五章直流伺服系统设计5.1直流伺服系统的主要技术指标介绍5.1.1速度控制系统的主要技术要求（1）被控对象的最高运行速度：（2）最低平滑速度：也可以用调速范围D表示（3）静差率s或转速降落：转速降落指控制信号一定的情况下，系统理想空载转速与满载时转速之差（4）速度调节的连续性和平滑性要求：有级还是无级、可逆还是不可逆5.1.1速度控制系统的主要技术要求调压调速系统中，调速范围、静差率和额定速降的关系：调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，只有对两者同时提要求才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足静差率要求

2、的转速可调范围。脱离了对静差率的要求，任何调速系统都可以做到很高的调速范围；反之也一样，即脱离了调速范围，要满足给定的静差率也很容易。可见，对静差率要求越严，系统允许的调速范围就越小。5.1.1速度控制系统的主要技术要求-举例例：某调速系统额定转速1430r/min，额定速降115r/min，分别求静差率小于30%和20%时的调速范围。5.1.1速度控制系统的主要技术要求（5）对阶跃信号输入下系统的响应特性：在阶跃信号作用下，系统的最大超调量和响应时间。（6）负载扰动作用下系统的响应特性：衡量抗扰能力一般取最大转速降（或升）和响应

3、时间来度量。（7）通频带宽要求：国内一般用双十指标。（8）对系统工作制、MTBF、可靠性以及使用寿命等的要求。（9）对环境、成本、通用性、标准化程度、效率、维护维修、结构尺寸以及安装条件等的要求。上述指标往往是用户提出的，在工程设计中，常常用到稳定裕度、开环截止频率等间接技术指标。4.1伺服系统的主要技术指标要求5.1.2位置控制系统的主要技术要求（1）系统稳态误差：输入指令为常值时，输入与输出之间的误差。位置控制系统一般为无静差系统，用线性理论分析，系统静止协调时不存在位置误差。实际上，系统测量元件的分辨率有限，系统输出轴存在干

4、摩擦造成的死区，这些均可造成系统的稳态误差。（2）速度误差：等速跟踪状态下，系统输出与输入之间的瞬时位置误差。（3）正弦跟踪误差：正弦跟踪状态下，输出与输入之间的瞬时幅值误差。（4）正弦跟踪相位误差：正弦跟踪状态下，输出与输入之间的相位差。5.1.2位置控制系统的主要技术要求（5）速度品质因数：斜坡信号输入条件下，系统稳态速度输出与速度误差的比值。（6）加速度品质因数：加速度输入条件下，系统输出加速度与相应的加速度误差之间的比值。（7）最大跟踪速度、最低平滑速度、最大加速度（8）振荡指标M和频带宽度：5.1.2位置控制系统的主要技

5、术要求（9）阶跃响应特性：超调量、过度过程时间、振荡次数。（10）等速跟踪状态下，负载扰动所造成的最大瞬时误差和过渡过程时间。（11）对系统工作制、MTBF、可靠性以及使用寿命等的要求。（12）对环境、成本、通用性、标准化程度、效率、维护维修、结构尺寸以及安装条件等的要求。5.2直流伺服电动机的PWM调速原理5.2.1直流伺服电动机的特点良好的起、制动性能调速范围宽过载能力大需要定期维护力-电压相似性5.2.2直流伺服电动机的调速方法直流伺服电动机的开环机械特性表达式5.2.2直流伺服电动机的调速方法可以看出，直流伺服电动机的调速

6、方法可以有三种(1)电枢电压控制调速：电动机加以恒定激磁，调节电枢两端的电压。——平滑调速范围宽，应用广泛。(2)磁场控制调速：电枢加以恒定电压，改变激磁电压，即改变励磁磁通的方法实现调速。——控制功率小，但调速范围窄。有时用于在调压调速基础上，减小励磁磁通来进一步提高电动机转速，即所谓的弱磁控制。(3)改变电枢回路的总电阻实现调速。——只能有级调速目前伺服系统中用的多为永磁直流伺服电动机，所以开环机械特性可以简化为：5.2直流伺服电动机的PWM调速原理5.2.3双极式H桥功率变换器双极式H桥功率变换器电枢两端的平均电压为：5.2

7、.3双极式H桥功率变换器——特点双极式H桥功率变换器的特点：优点：(1)停转时，微振电流有“动力润滑作用”，有助于减小摩擦死区。(2)主电路结构简单，所需功率元件少。(3)电流一定连续，元件工作于高频开关状态，谐波少，效率高。(4)可使电动机在四个象限工作。(5)低速平稳性好，稳速精度高，调速范围宽。(6)系统频带宽，快速响应性能好，动态抗扰能力强。(7)直流电源采用三相不控整流时，电网功率因数高。缺点：(1)4个开关管均处于开关状态，开关损耗大。(2)一侧臂上的晶体管容易出现直通现象，造成事故。5.2直流伺服电动机的PWM调速原

8、理5.2.4脉宽调制器：是一个电压—脉冲变换装置，由控制系统控制器输出的控制电压进行控制，为PWM装置提供所需的脉冲信号，其脉冲宽度与控制电压成正比。常用的脉宽调制器有以下几种：(1)用锯齿波作调制信号的脉宽调制器。(2)用三角波作调制信号的脉宽调