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1、交直流伺服系统交直流伺服系统整理ppt课程概述课程概述l主要内容主要内容概述概述机电传动系统的动力学根底机电传动系统的动力学根底常用电力电子开关器件常用电力电子开关器件数字数字PID控制器与数字滤波控制器与数字滤波位移、角度、转速检测传感器位移、角度、转速检测传感器直流电动机调速系统直流电动机调速系统交流异步电动机变频调速系统交流异步电动机变频调速系统步进电动机的单片机控制步进电动机的单片机控制整理ppt第第0 0章章概述概述整理ppt0.1伺服系统概念伺服系统概念伺服系统：用来精确地跟随或复现某个过伺服系统：用来精确地跟随或复现某个过程的反响控制系统。伺服系统专指被控制量程的反响控制系统。伺
2、服系统专指被控制量是机械位移或速度、加速度的反响控制系统，是机械位移或速度、加速度的反响控制系统，其作用是使输出的机械位移或转角准确其作用是使输出的机械位移或转角准确地跟踪输入的位移或转角。伺服系统的地跟踪输入的位移或转角。伺服系统的结构组成和其他形式的反响控制系统没有原结构组成和其他形式的反响控制系统没有原那么上的区别。那么上的区别。整理ppt0.2伺服系统的伺服系统的组成组成伺服控制系统一般包括：伺服控制系统一般包括：1、比较环节：、比较环节：2、控制器：、控制器：3、执行环节：、执行环节：4、被控对象：、被控对象：5、检测环节：、检测环节：整理ppt0.3伺服系统的根本要求和特点伺服系统
3、的根本要求和特点1、对伺服系统的根本要求、对伺服系统的根本要求稳定性好：稳定性好：精度高：精度高：快速响应并无超调：快速响应并无超调：频带宽：频带宽：整理ppt2、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精确的检测装置有多种反响比较原理与方法有多种反响比较原理与方法高性能伺服电动机高性能伺服电动机宽调速范围的速度调节系统宽调速范围的速度调节系统0.3伺服系统的根本要求和特点伺服系统的根本要求和特点整理ppt0.4伺服系统的分类伺服系统的分类按调节理论分类按调节理论分类:按使用的驱动元件分类按使用的驱动元件分类:按反响比较控制方式分类按反响比较控制方式分类整理ppt第第1 1章章机电
4、传动系统的动力机电传动系统的动力学根底学根底整理ppt1.1机电传动系统的运动方程机电传动系统的运动方程整理ppt1.2转矩和转动惯量的折算转矩和转动惯量的折算(为何折算、为何折算、原那么原那么)1、负载转矩的折算、负载转矩的折算2、转动惯量的折算、转动惯量的折算整理ppt1.3负载机械和电动机的机械特性负载机械和电动机的机械特性机械特性：机械特性：转矩与运动参数速度之间的关系。转矩与运动参数速度之间的关系。几种典型机械特性：几种典型机械特性：整理ppt1.4机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件稳定运行包含稳定运行包含两重含义：两重含义：稳定运行的稳定运行的充要条件充要条件是是
5、:整理ppt第第2 2章章常用电力电子开关器件常用电力电子开关器件整理ppt第第4 4章章数字数字PIDPID控制器与数字滤控制器与数字滤波波整理ppt4.1模拟模拟PID控制原理控制原理整理ppt4.2数字数字PID控制算法控制算法数字数字PID控制算法可以分为控制算法可以分为位置式位置式PID控制控制算法算法和和增量式增量式PID控制算法控制算法。整理ppt4.3数字数字PID的改进算法的改进算法4.3.1对积分作用的改进对积分作用的改进“积分饱和积分饱和1、积分别离法、积分别离法2、遇限削弱积分法、遇限削弱积分法整理ppt4.3.2对微分作用的改进对微分作用的改进4.3数字数字PID的改
6、进算法的改进算法1、不完全微分法、不完全微分法2、微分先行法、微分先行法当有阶跃信号输入时，微分项输出急剧当有阶跃信号输入时，微分项输出急剧增加，容易引起调节过程的振荡，导致调节增加，容易引起调节过程的振荡，导致调节品质下降。品质下降。整理ppt4.4数字数字PID控制器参数和采样周期选择控制器参数和采样周期选择4.4.1参数的选择方法参数的选择方法1、凑试法、凑试法2、经验法、经验法比例系数比例系数Kp、积分时间常数、积分时间常数TI、微分时间、微分时间常数常数TD分别对系统动态及稳态性能的影响分别对系统动态及稳态性能的影响整理ppt4.4.2采样周期的选择采样周期的选择4.4数字数字PID
7、控制器参数和采样周期选择控制器参数和采样周期选择整理ppt4.5数字滤波技术数字滤波技术算术平均值法：算术平均值法：(1)思路；思路；(2)特点特点移动平均滤波法：移动平均滤波法：(1)思路；思路；(2)特点特点防脉冲干扰平均值法：防脉冲干扰平均值法：(1)思路；思路；(2)特点特点数字低通滤波法：数字低通滤波法：(1)思路；思路；(2)特点特点整理ppt第第5 5章章位移、角度、转速检位移、角度、转速检测传感器测传感器整理ppt5.1光栅位移检测传感器光栅位移检测传感器5.1.1光栅传感器的特点和光栅传感器的特点和分类分类5.1.2光栅位移传感器的组成光栅位移传感器的组成5.1.3光栅位移传
8、感器的工作原理光栅位移传感器的工作原理5.1.4光栅细分技术光栅细分技术整理ppt5.2光电编码盘角度检测传感器光电编码盘角度检测传感器5.2.1绝对式光电编码盘绝对式光电编码盘1、结构与工作原理、结构与工作原理2、提高分辨率的措施、提高分辨率的措施3、减少误码率的方法、减少误码率的方法5.2.2增量式光电编码盘增量式光电编码盘5.2.3光电编码盘与单片机的接口光电编码盘与单片机的接口整理ppt5.3直流测速发电机直流测速发电机5.3.15.3.1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直流测速发电机的工作原理5.3.25.3.2影响直流测速发电机输出特性的影响
9、直流测速发电机输出特性的影响直流测速发电机输出特性的影响直流测速发电机输出特性的因素因素因素因素及对策及对策及对策及对策整理ppt第第6 6章章直流电动机调速系统直流电动机调速系统整理ppt6.1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1、直流电动机的工作原理、直流电动机的工作原理2、直流电动机的机械特性、直流电动机的机械特性3、调速方法、调速方法4、直流伺服驱动装置、直流伺服驱动装置改变占空比的方法改变占空比的方法PWM控制信号的产生方法控制信号的产生方法整理ppt6.2直流电动机的不可逆直流电动机的不可逆PWM系统系统直流电动机直流电动机PWM控制系统有可逆和不可逆系
10、统之控制系统有可逆和不可逆系统之分。分。可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转;不可逆系统是指电动机只能单向旋转。不可逆系统是指电动机只能单向旋转。对于可逆系统，分为单极性驱动和双极性驱动方式对于可逆系统，分为单极性驱动和双极性驱动方式单极性驱动是指在一个单极性驱动是指在一个PWM周期里，作用在电枢周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是单一极性的两端的脉冲电压是单一极性的;双极性驱动那么是指在一个双极性驱动那么是指在一个PWM周期里，作用在周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是正负交替的。电枢两端的脉冲电压是正负交替的。整理ppt6.2.16.2.1无制动的不可逆
11、无制动的不可逆无制动的不可逆无制动的不可逆PWMPWM系统系统系统系统6.2直流电动机的不可逆直流电动机的不可逆PWM系统系统6.2.26.2.2有制动的不可逆有制动的不可逆有制动的不可逆有制动的不可逆PWMPWM系统系统系统系统整理ppt6.3直流电动机双极性驱动可逆直流电动机双极性驱动可逆PWM系统系统6.3.1双极性驱动可逆双极性驱动可逆PWM系统的控制原理系统的控制原理整理ppt6.3直流电动机双极性驱动可逆直流电动机双极性驱动可逆PWM系统系统6.3.1双极性驱动可逆双极性驱动可逆PWM系统的控制原理系统的控制原理6.3.2采用专用直流电动机驱动芯片采用专用直流电动机驱动芯片LMD1
12、8200实现双极性控制实现双极性控制整理ppt6.4直流电动机单极性驱动可逆直流电动机单极性驱动可逆PWM系统系统单极性驱动也有单极性驱动也有T型和型和H型之分，以型之分，以H型应用的最多。型应用的最多。H型可分成：型可分成：受限单极性驱动方式受限单极性驱动方式和和受限倍频单极受限倍频单极性驱动方式性驱动方式。6.4.1受限单极性驱动可逆受限单极性驱动可逆PWM系统的控制原理系统的控制原理6.4.2受限倍频单极性驱动可逆受限倍频单极性驱动可逆PWM系统的控制原理系统的控制原理6.4.3用单片机实现受限单极性控制用单片机实现受限单极性控制整理ppt第第7 7章章交流异步电动机变频交流异步电动机变
13、频调速系统调速系统整理ppt7.1交流异步电动机变频调速原理交流异步电动机变频调速原理7.1.1变频调速原理变频调速原理7.1.2主电路和逆变电路工作原理主电路和逆变电路工作原理现在流行的现在流行的交流异步电动机调速方法交流异步电动机调速方法整理ppt主电路中各元件的功能主电路中各元件的功能整理ppt7.2变频与变压变频与变压1、基频以下、基频以下调速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、恒压频比控制方式。2、基频以上、基频以上的调速的调速7.2.1问题的提出问题的提出7.2.3载波频率的选择载波频率的选择7.2.27.2.2变频与变压的实现变频与变压的实现变频与变
14、压的实现变频与变压的实现-SPWM-SPWM调制波调制波调制波调制波整理ppt7.3变频后的机械特性及其补偿变频后的机械特性及其补偿7.3.17.3.1变频后的机械特性变频后的机械特性变频后的机械特性变频后的机械特性7.3.2U/F7.3.2U/F转矩补偿法转矩补偿法转矩补偿法转矩补偿法整理ppt第第8 8章章步进电动机的单片机步进电动机的单片机控制控制整理ppt8.1步进电动机的结构和工作原理步进电动机的结构和工作原理8.1.1步进电动机的分类与结构步进电动机的分类与结构8.1.2反响式步进电动机的工作原理反响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。当步进电机是按电磁吸引
15、的原理进行工作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三对磁极三对磁极就依次产生磁场，并每次对转子的某一对齿产生就依次产生磁场，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。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。相电流，转子便按一定方向不停地转动。整理ppt步距角步距角转速转速齿距角齿距角三相步进电机的三相步进电机的通电方式通电方式可分为：可分为：单三拍、单三拍、双三拍、单双六拍等。双三拍、单双六拍等。60f NZn=整理ppt8.2.18.2.1步进电动机的振荡、失步及解决方法步进电动机的振荡、失步及解决方法步进电动机的振荡、失步及解决方法步进电动机的振荡、失步及解决方法8.2步进电动机的特性步进电动机的特性1、振荡、振荡2、失步、失步3、阻尼方法、阻尼方法1、2、3、48.2.28.2.2步进电动机的矩角特性步进电动机的矩角特性步进电动机的矩角特性步进电动机的矩角特性整理ppt8.4.18.4.1脉冲分配脉冲分配脉冲分配脉冲分配8.4步进电动机的单片机控制步进电动机的单片机控制整理ppt
