机电与控制技术课件.ppt

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1、10位置控制系统概述交流伺服电机与系统概述步进电机位置控制系统伺服系统中的位置检测元件1概述用途：停车有一定位置要求的：电梯，地铁等，武器装备（位移、角位度等准确要求）运动位移是时间函数或符合预定规律的:点位控制、轨迹控制——数控加工机床等，机器人领域计算机硬盘的磁头，光驱的光头等的精密定位1概述分类：按所使用的伺服电机：步进电机——开环控制，应用简便灵活直流伺服——高速、小惯量，需要减速交流伺服——同样功率下，体积较直流伺服小，适用范围广按反馈方式：开环、闭环和半闭环[相关内容]无刷直流电机定子中有三相绕组，转子是永磁体，图中有两个极对，传感器检测转子的磁场方位。无刷，结构简单，易维护由控

2、制器通断三相全桥，在定子绕组上加压，产生直流；定子电流的磁场与转子磁场始终垂直，形成电磁力矩阶梯波的电压、电流，定子磁场的方向不能连续变化，因此低速时的平稳性差；就电机学的分类看，三相无刷电机与三相伺服电机，均为同步电机，后者是通入三相可控的交流电MC33035驱动器2交流伺服电机交流伺服电机分类：单相、鼠笼式、线绕式三相交流伺服电机优点：比直流机轻1/2，价只1/3（同容量）缺点：驱动器尚昂贵，有待成本降低由于上述理由，经济地、宽范围地平滑调速可能不及直流伺服电机两相交流伺服电动机两相交流异步电机。定子上装有励磁绕组和控制绕组，空间互差90；基于感应电机原理，但转子结构不同。运转时电机内

3、部出现按椭圆曲线规律变化的磁场。励磁绕组控制绕组杯形转子内定子交流伺服电动机结构图：正反向旋转磁场的合成转矩特性(正向)(反向)正转转反当双相励磁时，在电动机运行范围01当单相励磁时，在电动机运行范围0

4、动系统三相交流伺服电机的优良性能调速范围大，低速到高速，可实现转矩恒定闭环工作，精度取决与编码器，借助于500线到2500线的光电编码器，提供极高的位置精度。矩频特性好而交流伺服电机在其额定转速(一般为2000r／min或3000r／min)以内为恒转矩输出，在额定转速以上为恒功率输出。交流伺服电机的优良性能具有过载能力，可以短时加大电流加速性能好步进电机空载时从静止加速到每分钟几百转，需要200—400ms：交流伺服电机的加速性能较好．不足位置刚性不及步进电机。（当转子、定子的磁场方向对准后，电磁力矩消失）应用示例纺织机械的张力控制罐装生产线按反馈环节的构成开环伺服系统闭环伺服系统半闭环伺

5、服系统3步进机伺服系统工作原理定子由若干相控制绕组构成；每相依次通入直流电。这个模型的转子有4个齿，齿距角是90度；A-B-C-A，每周期3步，恰转过一齿；每一步30度。步进电机伺服系统的特点特性：在非超载的情况下，电机的转速取决于脉冲信号的频率；位置只取决于脉冲数；即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，不受负载变化的影响。误差：步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常简单。步进机的分类按原理分：永磁式、磁阻式、混合式按转距分：快速（0.07Nm~4Nm）功率（5Nm~40Nm）按结构分：单段式（径向）多段式（轴向，惯量小，快速，稳定

6、）f：电脉冲的频率转速步距角：对应控制器的一个电脉冲,转子转过的角度m:一个周期的运行拍数Zr：转子齿数如：Zr=40,m=3时定子相数越多，拍数越多，转子齿数越多，步距角越小。步进电机的静态指标定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）静转矩：电机在额定静态电流作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。步进电机的静态指标步距角精度：步距角的实际值与理论值的误差。(误差/步距角)*100%失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，失调角必存在，该项误差，不能被细分驱动解决。最大空载起动频率：电

7、机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。步进电机的动态指标运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性。电机的共振点：步进电机均有固定的共振区域，电机驱动电压/电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区越向上偏移；反之向下偏移。为使电机输出电矩大