盐工交直流伺服系统要点

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1、1 伺服系统伺服系统：用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统,又称随动系统 2 伺服控制系统一般组成伺服控制系统一般组成：1、比较环节2、控制器 3、执行环节 4、被控对象 5、检测环节 3 对伺服系统的基本要求对伺服系统的基本要求 稳定性好 精度高 快速响应并无超调 低速大转矩和调速范围宽 4、伺服系统的主要特点、伺服系统的主要特点精确的检测装置有多种反馈比较原理与方法 高性能伺服电动机 宽调速范围的速度调节系统 5 分类分类 1、按调节理论分类 开环伺服系统 闭环伺服系统 半闭环伺服系统 2.、按使用的驱动元件分类 直流伺服系统 步进伺服系统 交流伺服系统6.负载转矩的折算负载转矩的折

2、算 7. 转动惯量的折算转动惯量的折算 8 稳定运行包含两重含义：稳定运行包含两重含义： 1、系统应能以一定速度匀速运转； 2、系统受某种外部干扰作用使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原 来的运行速度。 9 稳定运行的充要条件是稳定运行的充要条件是: 1）生产机械的机械特性曲线与电动机的机械特性曲线有交点； 2）在平衡点对应的转速之上应保证 TTL。 题目 1-5 第二章 1 常用电力电子开关器件常用电力电子开关器件 可关断晶闸管 功率晶体管 功率场效应管 绝缘栅双极晶体管 智 能功率模块2 数字数字 PID 控制算法控制算法可以分为位置式位置式 PID 控制算法和增量式增量

3、式 PID 控制算法。3 对积分作用的改进对积分作用的改进 在位置式 PID 算法中，饱和现象主要是由积分项引起的，所以称之为“积分饱和积分饱和”。dtdnGDTTZ3752 1、积分分离法、积分分离法 思路是:当被控量与给定值的偏差较大时，去掉积分，以避免积分饱和效应的产生；当 被控量与给定值比较接近时，重新引入积分，发挥积分的作用，消除静态误差，从而既保 证了控制的精度又避免了振荡的产生2、遇限削弱积分法、遇限削弱积分法基本思想是：一旦控制量进入饱和区，程序将只执行削弱积分项的运算而停止进行增 大积分项的运算。 4 对微分作用的改进对微分作用的改进（ 当有阶跃信号输入时，微分项输出急剧增加

4、，容易引起调节过程的 振荡，导致调节品质下降。 ） 1、不完全微分法、不完全微分法 2、微分先行法、微分先行法 5 参数的选择方法参数的选择方法1 凑试法凑试法 凑试法是通过模拟实验或系统闭环运行（允许的条件下）记录观察系统 对典型输入信号的响应曲线，如阶跃响应曲线。然后根据控制效果及各参数对系统的控制 影响，反复凑试参数，以达到满意的系统响应，从而确定 PID 控制参数。2 经验法经验法 用凑试法确定 PID 参数，必须进行多次模拟或现场实验，过程繁琐。为了 减少凑试次数，可以利用在 PID 参数选择过程中取得的经验，并根据一定的控制要求先做 一些实验，以获得相应的基本参数，然后按照经验公式

5、，由这些基本参数推导计算出 PID 参数的经验值。 6 各系数影响各系数影响 1 增大比例系数增大比例系数 Kp，将增强比例作用，一般将加快系统的响应加快系统的响应，在系统有静差的情况 下，有利于减小静差减小静差；但 Kp 过大时过大时会使系统有较大的超调，较大的超调，并产生振荡产生振荡，使系统的稳定稳定 性变坏性变坏。2 减小积分时间常数减小积分时间常数 TI，将增强积分作用，加快消除系统静差，提高系统的控制精度消除系统静差，提高系统的控制精度； 但 TI 太小太小，将会产生超调超调、并产生振荡振荡，使系统的稳定性变坏稳定性变坏。3 增大微分时间常数微分时间常数 TD，将增强微分作用，减小超

6、调量，缩短调节时间，改善动态性改善动态性 能能。但使系统的抗干扰能力降低但使系统的抗干扰能力降低 7 采样周期的选择采样周期的选择1 算术平均值滤波：算术平均值滤波：是要寻找一个 y，使该值与各采样值之差的平方和为最小。即 主要用于周期脉动的信号采样值进行平滑处理。不适用脉冲性干扰较严重的场合。n 的取值：n 大，平滑度提高、灵敏度降低。 2 移动平均值滤波法移动平均值滤波法采用循环队列作为采样数据存储器，队列长度固定为 n，每进行一次 新的采样，把采样数据放入队尾，扔掉原来队首的一个数据。这样，在队列中始终有 n 个 最新的数据。对这 n 个最新数据求取平均值，作为此次采样的有效值。这种方法

7、每采样一次，便可得到一个有效采样值，因而速度快，实时性好，对周期性干扰 具有良好的抑制作用。 3 防脉冲干扰平均值法防脉冲干扰平均值法(将被认为是受干扰的信号数据去掉) 对连续采样的 n 个数据进行排序，去掉其中最大和最小的 2 个数据(被认为是受干扰的数据)， 将剩余数据求平均值 4 数字低通滤波器数字低通滤波器：用软件算法来模拟硬件 RC 低通滤波的功能。 第五章 5.1.1 光栅传感器的分类光栅传感器的分类 光栅传感器可分为透射式光栅透射式光栅和反射式光栅反射式光栅两种 光栅传感器系统是由光栅、光栅光学系统、光电接收电路系统组成 5.1.3 光栅位移传感器的工作原理光栅位移传感器的工作原

8、理 当标尺光栅和指示光栅的交角 保持不变而相对移动时，莫尔条纹将沿着刻线方向移动。光栅移动了 W/2 栅距时，莫尔条纹由亮条纹变为暗条纹(或由暗条纹变为亮条纹)；光栅再 移动 W/2 栅距时，莫尔条纹则由暗条纹变回亮条纹(或由亮条纹变回暗条纹)。 光栅移动一个栅距 W 时，莫尔条纹也移动一个间距 B，同时，在指示光栅上的光敏元 件接收到一次光脉冲的照射，并相应输出一个电脉冲。通过计数电脉冲的数目，就可以测 量标尺光栅移动的位移 x，即 X=i W莫尔条纹细分常用方法莫尔条纹细分常用方法：光学细分法光学细分法和电子细分法电子细分法 5.2.1 绝对式光电编码盘光电编码盘 1、结构与工作原理结构与

9、工作原理 绝对式光电编码盘是由码盘和光电检测装置组成。码盘采用照相腐蚀 工艺，在一块圆形光学玻璃上刻出透光与不透光的编码。 3、减少误码率的方法减少误码率的方法 （1）循环码循环码 （2）扫描法扫描法 5.3.1 直流测速发电机的工作原理直流测速发电机的工作原理 直流测速发电机的工作原理是基于电磁感应定律电磁感应定律：在磁 场中运动的导体(线圈)切割磁力线，因此在导体(线圈)中产生感应电动势。 5.3.2 影响直流测速发电机输出特性的因素及对策影响直流测速发电机输出特性的因素及对策 1、温度影响温度影响 对策 （1）磁路被设计比较饱和 （2）励磁回路串比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻 （3）采用

10、永磁式的测速发电机 2、电枢反应的影响、电枢反应的影响 为了减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件 中给出最大线性工作转速和最小负载电阻值。 3、延迟换向去磁、延迟换向去磁(限制工作转速） 4、输出感应电动势的纹波、输出感应电动势的纹波（无槽电枢直流测速发电机，它可以大大减小因齿槽效应而引起 的输出电压纹波幅值） 5、电刷接触压降、电刷接触压降(采用接触压降较小的银-石墨电刷） 课后习题 第六章 6.1 直流电动机电枢的直流电动机电枢的 PWM 调压调速原理调压调速原理3、调速方法、调速方法 改变电枢回路电阻、改变电枢电压、改变磁通常用改变电枢电压的方法，以得到宽调速范围的特

11、性。 控制方式： 1）在一定负载转矩下，当磁通不变时，改变电枢电压的大小和方向可以控制电动机的转速 和转向。 2）如果升高电枢电压，电动机的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降。 3）改变电枢电压极性，可使电动机反转。 改变占空比的方法改变占空比的方法 定宽调频法定宽调频法 调宽调频法调宽调频法 定频调宽法定频调宽法TCCR CU CIRUnTeee2PWM 控制信号的产生方法控制信号的产生方法有 4 种： 分立电子元件组成的分立电子元件组成的 PWM 信号发生器信号发生器 软件模拟法软件模拟法 专用专用 PWM 集成电路集成电路 单片机的单片机的 PWM 口口 直流电动机 PWM 控制

12、系统控制系统有可逆可逆和不可逆系统不可逆系统之分。 对于可逆系统可逆系统，又可分为单极性驱动单极性驱动和双极性驱动双极性驱动两种方式。 重点重点-6.3.1 双极性驱动可逆 PWM 系统的控制原理 P141 H 型型可分成：受限单极性驱动方式受限单极性驱动方式和受限倍频单极性驱动方式受限倍频单极性驱动方式。 重点重点 6.4.1 受限单极性驱动可逆 PWM 系统的控制原理 P146 重点重点 6.4.3 用单片机实现受限单极性控制 P148 重点重点 7.1.2 主电路和逆变电路工作原理 P158 问题的提出 1、基频以下基频以下调速 恒电动势频比控制方式、恒压频比控制方式恒电动势频比控制方式

13、、恒压频比控制方式。 2、基频以上基频以上的调速（频率上调时应保持电压不变，此时，f 升高，m 应下降，相当于直 流电动机弱磁调速。 ） 步进电动机的分类步进电动机的分类 反应式步进电动机反应式步进电动机 永磁式步进电动机永磁式步进电动机 混合式步进电动机混合式步进电动机 8.1.2 反应式步进电动机的工作原理反应式步进电动机的工作原理 步进电机是按电磁吸引的原理进行工作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C 三对 磁极就依次产生磁场，并每次对转子的某一对齿产生电磁引力，将其吸引过来，而使转子 一步步转动。如果控制线路不停地按一定方向切换定子绕组各相电流，转子便按一定方向 不停地转动 齿距角齿距角 步距角步距角 转速转速 三相步进电机的通电方式可分为：单三拍单三拍 A-B-C-A、双三拍、双三拍 AB -BC -CA -AB(正）正） 共三拍、共三拍、 单双六拍单双六拍 A-AB-B-BC-C-CA-A 等。等。 1、振荡振荡 低频区低频区 共振区共振区 2 阻尼方法阻尼方法机械阻尼机械阻尼 电子阻尼（电子阻尼（1 多相励磁法、多相励磁法、2 变频变压法、变频变压法、3 细分步法、细分步法、4 反相阻尼法）反相阻尼法） 8.4.1 脉冲分配脉冲分配软件法软件法 硬件法硬件法