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1、2019/5/22,1,2019/5/22,2,第1章 自动控制系统的构造方法,本讲主要内容： 第1.1节 物体运动控制系统(电气控制电路)的设计方法 1.1.6 电气控制电路设计规律研究 课堂讨论,2019/5/22,3,第115讲,本讲主要内容： 第1.1节 物体运动控制系统(电气控制电路)的设计方法 1.1.6 电气控制电路设计规律研究 课堂讨论,第1章 自动控制系统的构造方法,第1章 自动控制系统的构造方法,2019/5/22,4/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,1、顺序控制系统特点及构造规律： 控制方程组描述的是被控物体在运动轨迹上的运行条件和运动顺序；输出方程组描述的是
2、如何让被控物体具体执行控制方程组命令，实现期望的运动轨迹。 对于同一个被控物体，当生产工艺要求在不同的控制按键下实现不同的运动轨迹时，程序步应该按照各自运动轨迹的并集设定，然后利用“功能添加法”，屏蔽掉多余的运动轨迹满足各自起动按键的要求 。 当转步信号检测装置安装在被控物体上时，需要在控制方程组当中增加记数器环节来满足程序步的转步条件。,2019/5/22,5/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,1、顺序控制系统特点及构造规律： 控制方程组描述的是被控物体在运动轨迹上的运行条件和运动顺序；输出方程组描述的是如何让被控物体具体执行控制方程组命令，实现期望的运动轨迹。 对于同一个被控物体
3、，当生产工艺要求在不同的控制按键下实现不同的运动轨迹时，程序步应该按照各自运动轨迹的并集设定，然后利用“功能添加法”，屏蔽掉多余的运动轨迹满足各自起动按键的要求 。 当转步信号检测装置安装在被控物体上时，需要在控制方程组当中增加记数器环节来满足程序步的转步条件。,2019/5/22,6/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,1、顺序控制系统特点及构造规律： 当对控制系统增加暂停或停止按钮时，一般这些按钮封锁输出方程组而不封锁控制方程组。 程序步设定的多少主要由物体的运行轨迹和生产工艺的要求所决定，程序步的设定技巧决定了控制方程组编制的难易程度和控制系统的造价。 实际位置检测信号与人为给定
4、转步信号并联使用，不但能使控制系统调试方便，还能增加控制系统的智能性。,2019/5/22,7/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,2、顺序控制系统的固有（基本）辅助控制功能： 所谓固有（基本）辅助控制功能是指：能辅助、完善控制系统正常工作的那些功能称为固有（基本）辅助控制功能。这些功能一般不是用户提出，而是用于方便调试和安全生产。 控制系统具有起动按钮防重复按动功能。 当按动暂停按钮后被控制对象就地停止时，重新按动起动按钮，控制系统能使被控制对象在暂停车的位置开始继续运行后面的程序步。 控制系统具有使被控制对象以最简路径返回初始原点的功能。,2019/5/22,8/35,1.1.6
5、电气控制电路设计规律研究,2、顺序控制系统的固有（基本）辅助控制功能： 所谓固有（基本）辅助控制功能是指：能辅助、完善控制系统正常工作的那些功能称为固有（基本）辅助控制功能。这些功能一般不是用户提出，而是用于方便调试和安全生产。 控制系统具有起动按钮防重复按动功能。 当按动暂停按钮后被控制对象就地停止时，重新按动起动按钮，控制系统能使被控制对象在暂停车的位置开始继续运行后面的程序步。 控制系统具有使被控制对象以最简路径返回初始原点的功能。,2019/5/22,9/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,2、顺序控制系统的固有（基本）辅助控制功能： 控制系统具有起动按钮防重复按动功能。 当按
6、动暂停按钮后被控制对象就地停止时，重新按动起动按钮，控制系统能使被控制对象在暂停车的位置开始继续运行后面的程序步。 控制系统具有使被控制对象以最简路径返回初始原点的功能。 任何自动控制系统为方便调试和处理突发事件都应具有点动功能。（此功能与惯性、过热等问题一般在最终图纸中进行处理）,2019/5/22,10/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,举例：已知电动机1带动的小车左右 运动；电动机2带动小车上下运动。 生产工艺要求的运动轨迹如图所示。 假设： KM1得电小车向右运行， KM2得电小车向左运行； KM3得电小车向上运行， KM4得电小车向下运行。 如果：起动与续行按钮为S1；暂停
7、按钮为S ；回初始点按钮为S2。试设计满足该运动轨迹并具有基本辅助功能的运动控制电路图。,2019/5/22,11/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,举例：已知电动机1带动的小车左右 运动；电动机2带动小车上下运动。 生产工艺要求的运动轨迹如图所示。 假设： KM1得电小车向右运行， KM2得电小车向左运行； KM3得电小车向上运行， KM4得电小车向下运行。 如果：起动与续行按钮为S1；暂停按钮为S ；回初始点按钮为S2。试设计满足该运动轨迹并具有基本辅助功能的运动控制电路图。,解：,2019/5/22,12/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,输出方程组为,解：,2019
8、/5/22,13/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,输出方程组为,解：,2019/5/22,14/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,基本控制方程组为,解：,注意：此基本控制方程组具有位置记忆功能。,2019/5/22,15/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,基本控制方程组为,解：,注意：此基本控制方程组具有位置记忆功能。,2019/5/22,16/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,增加回原点功能：当停在水平线上时,解：,2019/5/22,17/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,增加回原点功能：当停在水平线上时,解：,2019/5/22,18/
9、35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,增加回原点功能当停在水平线上方时,解：,2019/5/22,19/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,增加回原点功能当停在水平线上方时,解：,2019/5/22,20/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,增加回原点功能：当停在水平线下方时,解：,2019/5/22,21/35,1.1.6 电气控制电路设计规律研究,当停在水平线下方时,解：增加回原点功能：,探索与发现,1、当按动起动按钮S1时，机器人运行轨迹如图红色线所示； 当按动起动按钮S2时，机器人的运行轨迹如图兰色线所示。 程序步如何设定才能使控制方程组最简？,S1,S2,课堂讨
10、论,探索与发现,1、当按动起动按钮S1时，机器人运行轨迹如图红色线所示； 当按动起动按钮S2时，机器人的运行轨迹如图兰色线所示。 程序步如何设定才能使控制方程组最简？,课堂讨论,S1,S2,探索与发现,程序步如何设定才能使控制方程组最简？ 如果按照S1或S2执行的运行轨迹分程序步，其结果都不能包含对方。 解决的方法是：将红色运行轨迹的第1步和第6步各分成两个程序步。,S1,S2,课堂讨论,探索与发现,程序步如何设定才能使控制方程组最简？ 如果按照S1或S2执行的运行轨迹分程序步，其结果都不能包含对方。 解决的方法是：将红色运行轨迹的第1步和第6步各分成两个程序步。,S1,S2,K1,K2,K3
11、,K8,K5,K6,K7,K4,K9,K10,K11,K12,K13,K14,课堂讨论,探索与发现,课堂讨论,2、小车失控的预防与处理方法。,探索与发现,课堂讨论,在运动轨迹的周边增加限位行程开关，并在输出方程中增加正反向点动按钮。 在控制方程组中与转步信号并联时间超限脉冲发生信号。 系统小车没有回到原点前，不清控制方程组，或者不要在控制方程中增加停止按钮。 增加回原点功能的按钮。,3、对于一个具有多步运行转迹的生产工艺要求，能否用定时脉冲发生器代替位置检测信号？,探索与发现,课堂讨论,4、对于如下图所示的运行轨迹，为了减少位置传感器的数量，如果位置检测装置安装在小车上，那么控制方程组在什么情
12、况下，可以不使用计数器进行转步？,探索与发现,课堂讨论,提示：当反射标记使用条形码时，不用记数器也能实现转步,小结：最少程序步判别定理的应用步骤 对于可能的运动路线，没有生产工艺规定要求的运动次序轨迹、仅有能量消耗越少越好的条件时，此运动控制系统的设计步骤是： 第一步：用最少程序步判别定理确定运动次序； 第二步：使用步进逻辑公式设计方法。 定义程序步和转步信号； 设计输出方程 (电机运转和方向方程) ； 设计控制方程 (什么情况使用计数器、计时器 和停车记忆方程) 。,注意：实际控制系统如果不增加基本辅助功能、电机过热保护和考虑被控对象惯性因素的延时环节不能进行实际调试更不能实际运行。,到目前
13、为止，生产工艺提出的各类运动轨迹我们都能让被控对象来实现。但是完成的质量高低控制系统不清楚。,2019/5/22,32/35,如果生产工艺要求控制系统在转迹上的运行速度，不受负载的大小和电网电压的影响，而保持恒定不变，如何解决此类问题？,2019/5/22,33/35,如果生产工艺要求控制系统在转迹上的运行速度，不受负载的大小和电网电压的影响，而保持恒定不变，如何解决此类问题？,同一台电动机为什么当负载发生变化时，电动机的转速会发生变化？,2019/5/22,34/35,如果生产工艺要求控制系统在转迹上的运行速度，不受负载的大小和电网电压的影响，而保持恒定不变，如何解决此类问题？,同一台电动机为什么当负载发生变化时，电动机的转速会发生变化？,2019/5/22,35/35,如果目标是随机出现的，设计要求运动物体 在最短的时间之内达到目标。这样的控制系统 如何设计？,下次再见 !,
