运动控制系统总结.ppt

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1、运动控制系统总结第1章绪论什么是运动控制系统运动控制系统是以机械运动的驱动设备——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为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。运动控制系统及其组成直流调速系统直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦，使转矩与电枢电流成正比。交流调速系统交流电动机（尤其是笼型感应电动机）结构简单交流电动机动态数学模型具有非线性多变量强耦合的性质，比直流电动机复杂得多。运动控制系统的转矩控制规律

2、忽略阻尼转矩和扭转弹性转矩，运动控制系统的简化运动方程式转矩控制是运动控制的根本问题磁链控制同样重要生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩TL是一个必然存在的不可控扰动输入。恒转矩负载a）位能性恒转矩负载b)反抗性恒转矩负载恒功率负载直流调速系统电枢回路调节直流电动机转速的方法（1）调节电枢供电电压；（2）减弱励磁磁通；（3）改变电枢回路电阻。nn0OIILUNU1U2U3nNn1n2n3调压调速特性曲线nn0OIILRaR1R2R3nNn1n2n3调阻调速特性曲线nn0OTeTLN12

3、3nNn1n2n3调磁调速特性曲线第2章转速反馈控制的直流调速系统晶闸管整流器-电动机系统电流连续时V-M系统的机械特性晶闸管触发电路与整流装置的传递函数输入输出关系为直流PWM变换器-电动机系统电压和电流波形不可逆PWM变换器-直流电动机系统一般电动状态的电压、电流波形有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统图2-11有制动电流通路的不可逆PWM变换器-直流电动机系统的正脉冲比负脉冲窄，始终为负。制动状态的电压、电流波形(d)轻载电动状态的电流波形VT1、VD2、VT2和VD1四个

4、管子轮流导通。直流PWM调速系统（电流连续）的机械特性转速控制的要求和稳态调速性能指标调速范围静差率s图2-14不同转速下的静差率特性a和b的硬度相同，特性a和b额定速降相同，特性a和b的静差率不相同。静差率指标应以最低速时所能达到的数值为准调速范围、静差率和额定速降之间的关系转速反馈控制直流调速系统转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图图2-21额定励磁下直流电动机的动态结构框图(a)电压电流间的结构框图(b)电流电动势间的结构框图(c)直流电动机的动态结构框图反馈控制规律2.4直流调速系统的

5、数字控制数字测速方法的精度指标当被测转速由n1变为n2时，引起记数值增量为1，则该测速方法的分辨率是转速实际值和测量值之差与实际值之比定义为测速误差率M法测速记取一个采样周期内旋转编码器发出的脉冲个数来算出转速的方法称为M法测速，又称频率法测速。(2-77)M法测速分辨率为（2-78）M法测速的分辨率与实际转速的大小无关。M法的测速误差率的最大值为（2-79）δmax与M1成反比。转速愈低，M1愈小，误差率愈大。T法测速T法测速是测出旋转编码器两个输出脉冲之间的间隔时间来计算转速，又被称为周期法

6、测速。准确的测速时间是用所得的高频时钟脉冲个数M2计算出来的，即，电动机转速为（2-80）T法测速的分辨率定义为时钟脉冲个数由M2变成(M2-1)时转速的变化量，（2-81）综合式（2-80）和式（2-81），可得(2-82)T法测速的分辨率与转速高低有关，转速越低，Q值越小，分辨能力越强。M/T法测速在M法测速中，随着电动机的转速的降低，计数值减少，测速装置的分辨能力变差，测速误差增大。T法测速正好相反，随着电动机转速的增加，计数值减小，测速装置的分辨能力越来越差。综合这两种测速方法的特点，产

7、生了M/T测速法，它无论在高速还是在低速时都具有较高的分辨能力和检测精度。在高速段，与M法测速的分辨率完全相同。在低速段，M1＝1，M2随转速变化，分辨率与T法测速完全相同。M/T法测速无论是在高速还是在低速都有较强的分辨能力。2.5.2带电流截止负反馈环节的直流调速系统图2-38电流截止负反馈环节（a）利用独立直流电源作比较电压（b）利用稳压管产生比较电压图2-40带电流截止负反馈的闭环直流调速系统稳态结构框图图2-41带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统的静特性CA段:电流负反馈被截止

8、AB段:电流负反馈起作用第3章转速、电流反馈控制的直流调速系统起动电流呈矩形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动（制动）过程。图3-1时间最优的理想过渡过程图3-3双闭环直流调速系统的稳态结构图α——转速反馈系数β——电流反馈系数AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，Id