交直流伺服系统 复习提纲

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,交直流伺服系统,课程概述,主要内容,概述,机电传动系统的动力学基础,常用电力电子开关器件,数字,PID,控制器与数字滤波,位移、角度、转速检测传感器,直流电动机调速系统,交流异步电动机变频调速系统,步进电动机的单片机控制,第,0,章,概述,0.1,伺服系统概念,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。伺服系统专指被控制量是机械位移或速度、加速度的反馈控制系统，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）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。,0.2,伺服系统的,组成,伺服控制系统一般包括：,1,、比较环节：,2,、控制器：,3,、执行环节：,4,、被控对象：,5,、检测环节：,0.3,伺服系统的基本要求和特点,1,、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：,频带宽：,2,、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,0.3,伺服系统的基本要求和特点,0.4,伺服系统的分类,按调节理论分类,:,按使用的驱动元件分类,:,按反馈比较控制方式分类,第,1,章,机电传动系统的动力学基础,1.1,机电传动系统的运动方程,1.2,转矩和转动惯量的折算,(,为何折算、原则,),1,、负载转矩的折算,2,、转动惯量的折算,1.3,负载机械和电动机的机械特性,机械特性：,转矩与运动参数（速度）之间的关系。,几种典型机械特性：,1.4,机电传动系统稳定运行的条件,稳定运行包含,两重含义：,稳定运行的,充要条件,是,:,第,2,章,常用电力电子开关器件,第,4,章,数字,PID,控制器与数字滤波,4.1,模拟,PID,控制原理,4.2,数字,PID,控制算法,数字,PID,控制算法可以分为,位置式,PID,控制算法,和,增量式,PID,控制算法,。,4.3,数字,PID,的改进算法,4.3.1,对积分作用的改进,“,积分饱和,”,1,、积分分离法,2,、遇限削弱积分法,4.3.2,对微分作用的改进,4.3,数字,PID,的改进算法,1,、不完全微分法,2,、微分先行法,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，导致调节品质下降。,4.4,数字,PID,控制器参数和采样周期选择,4.4.1,参数的选择方法,1,、凑试法,2,、经验法,比例系数,Kp,、积分时间常数,TI,、微分时间常数,TD,分别对系统动态及稳态性能的影响,4.4.2,采样周期的选择,4.4,数字,PID,控制器参数和采样周期选择,4.5,数字滤波技术,算术平均值法：,(1),思路；,(2),特点,移动平均滤波法：,(1),思路；,(2),特点,防脉冲干扰平均值法：,(1),思路；,(2),特点,数字低通滤波法：,(1),思路；,(2),特点,第,5,章,位移、角度、转速检测传感器,5.1,光栅位移检测传感器,5.1.1,光栅传感器的特点和,分类,5.1.2,光栅位移传感器的组成,5.1.3,光栅位移传感器的工作原理,5.1.4,光栅细分技术,5.2,光电编码盘角度检测传感器,5.2.1,绝对式光电编码盘,1,、结构与工作原理,2,、提高分辨率的措施,3,、减少误码率的方法,5.2.2,增量式光电编码盘,5.2.3,光电编码盘与单片机的接口,5.3,直流测速发电机,5.3.1,直流测速发电机的工作原理,5.3.2,影响直流测速发电机输出特性的,因素,及对策,第,6,章,直流电动机调速系统,6.1,直流电动机电枢的,PWM,调压调速原理,1,、直流电动机的工作原理,2,、直流电动机的机械特性,3,、调速方法,4,、直流伺服驱动装置,改变占空比的方法,PWM,控制信号的产生方法,6.2,直流电动机的不可逆,PWM,系统,直流电动机,PWM,控制系统有,可逆,和,不可逆系统,之分。,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。,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,PWM,周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是单一极性的,;,双极性驱动,则是指在一个,PWM,周期里，作用在电枢两端的脉冲电压是正负交替的。,6.2.1,无制动的不可逆,PWM,系统,6.2,直流电动机的不可逆,PWM,系统,6.2.2,有制动的不可逆,PWM,系统,6.3,直流电动机双极性驱动可逆,PWM,系统,6.3.1,双极性驱动可逆,PWM,系统的控制原理,6.3,直流电动机双极性驱动可逆,PWM,系统,6.3.1,双极性驱动可逆,PWM,系统的控制原理,6.3.2,采用专用直流电动机驱动芯片,LMD18200,实现双极性控制,6.4,直流电动机单极性驱动可逆,PWM,系统,单极性驱动也有,T,型和,H,型之分，以,H,型应用的最多。,H,型可分成：,受限单极性驱动方式,和,受限倍频单极性驱动方式,。,6.4.1,受限单极性驱动可逆,PWM,系统的控制原理,6.4.2,受限倍频单极性驱动可逆,PWM,系统的控制原理,6.4.3,用单片机实现受限单极性控制,第,7,章,交流异步电动机变频调速系统,7.1,交流异步电动机变频调速原理,7.1.1,变频调速原理,7.1.2,主电路和逆变电路工作原理,现在流行的,交流异步电动机调速方法,主电路中各元件的功能,7.2,变频与变压,1,、基频以下,调速,恒电动势频比控制方式、恒压频比控制方式。,2,、基频以上,的调速,7.2.1,问题的提出,7.2.3,载波频率的选择,7.2.2,变频与变压的实现,-SPWM,调制波,7.3,变频后的机械特性及其补偿,7.3.1,变频后的机械特性,7.3.2 U/F,转矩补偿法,第,8,章,步进电动机的单片机控制,8.1,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,8.1.2,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。,步距角,转速,齿距角,三相步进电机的,通电方式,可分为：,单三拍、双三拍、单双六拍等。,60,f,NZ,n,=,8.2.1,步进电动机的振荡、失步及解决办法,8.2,步进电动机的特性,1,、振荡,2,、失步,3,、阻尼方法（,1,、,2,、,3,、,4,）,8.2.2,步进电动机的矩角特性,8.4.1,脉冲分配,8.4,步进电动机的单片机控制,