執(zhí)行元件的驅(qū)動與控制.ppt

1、執(zhí)行元件的控制與驅(qū)動,一、步進電動機的控制與驅(qū)動 （一）脈沖分配控制 控制原理：將脈沖指令按照一定規(guī)律分配給步 進電動機的各相繞組。 實現(xiàn)這一功能的器件為脈沖分配器或環(huán)形分配器，可由硬件電路或軟件程序?qū)崿F(xiàn)。 1.硬件脈沖分配器 分立元件搭成的分配器體積大、成本高、可靠性差。,脈沖分配器芯片 集成脈沖分配器的主要性能,集成脈沖分配器各管腳的功能,勵磁（通電）方式控制表 勵磁控制端為A0，A1，通過控制兩端的控制信號的狀態(tài)來控制勵磁方式,通用微機接口芯片8255和脈沖分配器YB014構成的步進電動機脈沖分配控制電路原理圖 A0接電源，A1接地，構成四相八拍控制，PA0輸出高電平時，步進電動機正轉(zhuǎn)，

2、輸出低電平時，步進電動機反轉(zhuǎn)，PA1輸出的脈沖數(shù)決定了步進電動機的轉(zhuǎn)角速度。,（二）速度控制 原理：通過改變脈沖分配器分配脈沖的頻率來實現(xiàn)速度控制。 硬件的方法：在脈沖分配器的時鐘脈沖輸入端（CP端）接一個可變頻的脈沖發(fā)生器，改變脈沖發(fā)生器的振蕩頻率來實現(xiàn)速度控制,（三）自動升降速控制 啟動時，由低速逐漸加速，制動時，由高速逐漸降到較低頻率再制動。 1，硬件自動升降速控制 原理圖,可逆計數(shù)器：用于對輸入頻率的加法運算和對反饋頻率的減法運算 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器：將脈沖數(shù)N轉(zhuǎn)變成電阻值R 振蕩器：將阻值的變化轉(zhuǎn)變成頻率的變化 同步器：將脈沖指令與反饋信號同步，保證計數(shù)正確,自動升降速規(guī)律,（四）步進電動

3、機的驅(qū)動 要使步進電動機輸出足夠的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動負載工作，必須對控制信號進行放大，這就需要驅(qū)動電路或功放電路 單電源驅(qū)動電路：單一電源驅(qū)動，結構簡單，成本低，但波形差，處理小。 雙電源驅(qū)動電路：高低壓驅(qū)動電路，高電壓供電，以加快電流上升速度，延遲一段時間后，低壓供電，各種性能都有所改善，但效率低。,斬波限流驅(qū)動電路：單一高壓供電，加快電流上升速度，對繞組電流檢測，控制功放管的開和關，使電流在控制脈沖持續(xù)期間保持在規(guī)定值上下。出力大、功耗小、效率高。,斬波限流驅(qū)動電路原理圖,二、直流伺服電動機的控制和驅(qū)動 對于永磁式直流伺服電動機，通過控制電樞上電壓來控制輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 計算機給定控制信號，通過

4、接口和功放電路來驅(qū)動直流伺服電動機。 功放電路實質(zhì)上就是功率放大器，有晶閘管功率放大器和晶體管脈寬調(diào)制（PWM）功率放大器。,PWM晶體管功率放大器有兩部分構成。結構如圖,電壓脈寬變換器的作用是根據(jù)控制指令對輸出信號的脈沖寬度進行調(diào)制，以便用脈沖信號控制功率放大器的導通時間。 比較器是工作在開環(huán)狀態(tài)的運算放大器，具有極高的開環(huán)增益和限幅開關特性，一般情況下，比較器負端接地，信號UI+UT0時，輸出滿幅度的正電平，否則，低電平。,波形圖如下 由于比較器的限幅特性，使輸出信號的幅度不變，但脈沖由UI決定，頻率由UT決定,開關功率放大器 對輸入的Us信號進行放大，輸出足夠功率的信號Up，以驅(qū)動電動機工作。 采用大功率晶體管構成。根據(jù)基極所加控制電壓波形不同，分為單極性輸出、雙極性輸出、有限單極性輸出。,H型橋式PWM晶體管功率放大器的電路原理圖,（二）數(shù)學模型 輸出電壓Up與輸入指令信號Ui的數(shù)學表達式,可以得到數(shù)學模型 輸入輸出特性曲線,（三）設計功放電路應注意的問題 1，切換頻率的選擇 A,切換頻率硬是電動機軸產(chǎn)生微震，以克服靜摩擦，改善運行特性 B,切換頻率應選足夠高，使電動機電樞感抗足夠大，減少電動機內(nèi)產(chǎn)生的高頻功耗和交流分量的影響 C,切換頻率應高于系統(tǒng)中任一部件的諧振頻率