位置隨動系統(tǒng)

1、位置隨動系統(tǒng)的應(yīng)用位置隨動系統(tǒng)的主要組成部件及其工作原理；位置隨動系統(tǒng)的分類；位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的比較；自整角機位置隨動系統(tǒng)。 位置隨動系統(tǒng)就是實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)對位置指令（給定量）的準(zhǔn)確跟蹤，被控制量（輸出量）一般是負截的空間位移，當(dāng)給定量隨機變化時，系統(tǒng)能使被控制量準(zhǔn)確無誤地跟隨并復(fù)現(xiàn)給定量。 位置隨機系統(tǒng)中的位置指令（給定量）和被控制量一樣也是位移（或代表位移的電量），當(dāng)然可以是角位移，也可以是直線位移，所以位置隨動系統(tǒng)必定是一個位置反饋控制系統(tǒng)。例如1:軋鋼機壓下裝置的控制，在軋制鋼材的過程中，必須使上下兩根軋輥之間的距離能按工藝要求進行自動調(diào)整；例如2:數(shù)控機床的加工軌跡控制和仿形機床

2、的跟蹤控制；例如3:輪船上的自動操舵裝置能使位于船體尾部的舵葉的偏轉(zhuǎn)角模仿復(fù)制位于駕駛室的操舵手輪偏轉(zhuǎn)角，以便按照航行要求來操縱船舶的航向；例如4:火炮群跟蹤雷達天線或電子望遠鏡以瞄準(zhǔn)目標(biāo)的控制。圖2-1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖圖2-1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖(1) 位置檢測器位置檢測器 由電位器由電位器RP1和和RP2組組成，其中成，其中RP1轉(zhuǎn)軸與手輪相連。轉(zhuǎn)軸與手輪相連。 由電位器RP1和RP2組成位置（角度）檢測器，其中電位器RP1的轉(zhuǎn)軸與手輪相連，作為轉(zhuǎn)角給定，電位器RP2的轉(zhuǎn)軸通過機械機構(gòu)與負載部件相連接，作為轉(zhuǎn)角反饋，兩個電位器均由同一個直流電源供電，這樣可將位置直接轉(zhuǎn)換

3、成電量輸出。圖2-1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖（2）電壓比較放大器）電壓比較放大器 輸出信號輸出信號為下一級控制信號。為下一級控制信號。 由放大器由放大器1A、2A組成，其中放大器組成，其中放大器1A僅起僅起倒相作用倒相作用，2A則起則起電壓比較電壓比較和和放大作用放大作用，其輸出信號作為下一級功率放大器的，其輸出信號作為下一級功率放大器的控制控制信號信號，并具備鑒別電壓極性（正反相位）的，并具備鑒別電壓極性（正反相位）的能力。能力。 圖2-1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖3) 可逆功率放大器可逆功率放大器 輸出驅(qū)輸出驅(qū)動電動機的電壓。動電動機的電壓。 為了推動隨動系統(tǒng)的執(zhí)行電動機，只有電壓放

4、大是不夠的，還必須有功率放大，功率放大由晶閘管或大功率晶體管組成整流電路，由它輸出一個足以驅(qū)動電動機SM的電壓。 圖2-1 電位器式位置隨動系統(tǒng)原理圖(4)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu) 永磁式直流伺服電動機永磁式直流伺服電動機SM作為帶動負載運動的執(zhí)行機構(gòu)。作為帶動負載運動的執(zhí)行機構(gòu)。(5)減速器減速器 一般情況下負載的轉(zhuǎn)速一般情況下負載的轉(zhuǎn)速時很低的，在點擊和負載之間需要時很低的，在點擊和負載之間需要設(shè)置減速器。設(shè)置減速器。永磁式直流伺服電動機SM作為帶動負載運動的執(zhí)行機構(gòu)，這個系統(tǒng)中的雷達天線即為負載，電動機到負載之間還得通過減速器來匹配。 *mm0*mm*m0m*mmmm*0*m*mm圖2-2典型的

5、模擬式位置隨動系統(tǒng)原理圖*mm001. 0圖2-3 數(shù)字式相位控制隨動系統(tǒng)原理圖鑒相器的主要功能是進行給定相位鑒相器的主要功能是進行給定相位 和和反饋相位反饋相位 的比較，將它們的偏差量的比較，將它們的偏差量 轉(zhuǎn)變成模擬量電壓，此模擬量電壓的轉(zhuǎn)變成模擬量電壓，此模擬量電壓的極性應(yīng)能反映相位差的極性。鑒相器的輸出經(jīng)極性應(yīng)能反映相位差的極性。鑒相器的輸出經(jīng)變換處理后作為速度控制器的給定經(jīng)過功率放變換處理后作為速度控制器的給定經(jīng)過功率放大，控制電機和機床工作臺向消除偏差的方向大，控制電機和機床工作臺向消除偏差的方向移動，因而使移動，因而使 不斷地跟蹤不斷地跟蹤 ，也就可以使工，也就可以使工作臺精確地

6、按指令要求運動。作臺精確地按指令要求運動。*圖2-4 數(shù)字式脈沖位置隨動系統(tǒng)原理圖0*DDDD圖圖2-5 數(shù)字式編碼控制隨動系統(tǒng)原理圖數(shù)字式編碼控制隨動系統(tǒng)原理圖 位置隨動系統(tǒng)與調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別在于信號的檢測。 位置隨動系統(tǒng)要控制的量一般是直線位移或角位移, 組成位置環(huán)時必須通過檢測裝置將它們轉(zhuǎn)換成一定形式的電量，這就需要位移檢測裝置。 位置隨動系統(tǒng)中常用的位移檢測裝置有自整角機、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光電編碼盤等。 由合成磁動勢在接收機鐵心中產(chǎn)生合成磁通2，然后在接收機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電壓ubs, 這個電壓在時間上領(lǐng)先磁通2 90，于是 12sin(90 )cos()bsbsmUUt具有兩種

7、結(jié)構(gòu)形式： 用來測角位移-圓形感應(yīng)同步器； 測直線位移-直線式感應(yīng)同步器。0sin 2/sinBISfum UXxTt直線式感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)直線式感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)A A B B Z Z、 、 、ZBA、ZBA、ZBA、A共模干擾：一般指在兩根信號線上產(chǎn)生的幅度相等，相位相同的噪聲。差模干擾：則是幅度相等，相位相反的的噪聲。 光電編碼器可直接將角位移信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，它是一種直接編碼裝置。 在二進制碼盤中，碼道從外到里按二進制刻制，外層為最低位，里層為最高依，上圖a所示，軸位置與數(shù)碼的對照表見表5.2.1。 二進制碼在轉(zhuǎn)動時，可能出現(xiàn)兩位以上的數(shù)字同時改變，導(dǎo)致“粗大誤差”的產(chǎn)生。例如，當(dāng)數(shù)碼

8、由0111(即十進制7)變到1000(即十進制8)時，內(nèi)于光電管排列不齊或特性不一致，有可能產(chǎn)生高位偏移，本來是1000的數(shù)，讀成了0000，誤差達到8，這就是“粗大誤差： 為了克服這一缺點，可改用雙排光電管組成雙讀出端，對進位和不進位的情況實行“選讀”。這樣雖可消除“粗大誤差”，但結(jié)構(gòu)和電路卻要復(fù)雜得多。 為了從根本上消除“粗大誤差”，可用循環(huán)碼碼盤，又稱格雷碼盤。其特點是在相鄰的兩個碼道之間只有一個碼發(fā)生變化，因而當(dāng)讀數(shù)改變時，只可能有一個光電管處于交界上，如圖所示。 循環(huán)碼碼盤循環(huán)碼碼盤u 磁尺磁尺 磁尺位置檢測裝置是由磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測電路組成。 利用錄磁的原理將一定周期變化的方波、

9、正弦波或脈沖電信號，用錄磁磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，作為測量的基準(zhǔn)。檢測時，用拾磁磁頭將磁性標(biāo)尺上的磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過檢測電路處理后，用以計量磁頭相對磁尺之間的位移量。特點：對使用環(huán)境的條件要求較低，對周圍磁場的抗干擾能力較強，在油污、粉塵較多的地方使用有較好的穩(wěn)定性。 磁尺工作原理圖磁尺測量裝置的組成和工作原理磁尺測量裝置的組成和工作原理位置隨動系統(tǒng)的主要特征如下：位置隨動系統(tǒng)的主要功能是使輸出位移快速而準(zhǔn)確 地復(fù)現(xiàn)給定位移； 必須有具備一定精度的位置傳感器，能準(zhǔn)確地給出反映位移誤差的電信號；電壓和功率放大器以及拖動系統(tǒng)都必須是可逆的；1. 控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)快速響應(yīng)的要求。u 隨動系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)一樣都是反饋控制系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)的輸出量和給定量進行比較，組成閉環(huán)控制。 u 調(diào)速系統(tǒng)的給定量是恒值，受外界擾動時，希望輸出量能夠穩(wěn)定，系統(tǒng)的抗擾性能很重要。u 位置隨動系統(tǒng)中的位置指令是經(jīng)常變化的，是一個隨機變量，要求輸出量準(zhǔn)確跟隨給定量的變化，輸出響應(yīng)的快速性、靈活性、準(zhǔn)確性是位置隨動系統(tǒng)的主要特證（系統(tǒng)的跟隨性能）是主要指標(biāo)。 總起來看，穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性是兩種系統(tǒng)都必須具備的，但在動態(tài)性能中，調(diào)速系統(tǒng)多強調(diào)抗擾性，而位置隨動系統(tǒng)則更強調(diào)快速跟隨性能。 圖圖2-6 自整角機位置隨動系統(tǒng)原理圖自整角機