運動控制介紹

電力拖動自動控制系統(tǒng)

-------運動控制系統(tǒng)王明芳中南林業(yè)科技大學計信學院運動控制系統(tǒng)第1章緒論運動控制系統(tǒng)課程性質(zhì)：電氣工程及其自動化專業(yè)必修課學時數(shù)：40學時學分：2.5學分教材：電力拖動自動控制系統(tǒng)

-------運動控制系統(tǒng)（第4版）

陳伯時編著

機械工業(yè)出版社2013年1月出版課程內(nèi)容

針對電氣工程中，機（機械能）——電（能）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)如何實現(xiàn)“運動”（旋轉(zhuǎn)/直線）控制的技術(shù)及系統(tǒng)運動控制表現(xiàn)在：

1、速度調(diào)節(jié)

2、特性控制：自然特性改造為人工特性滿足生產(chǎn)效率和工藝要求課程內(nèi)容負面影響：結(jié)論（3）類型：直、交、脈沖；參數(shù)：大小、頻率、相位等學習方法考試占70%，平時出勤占10%，作業(yè)占10%課程內(nèi)容安排直流電機調(diào)速閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計方法直流調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字控制機械特性硬1.1運動控制系統(tǒng)及其組成

圖1-2運動控制系統(tǒng)及其組成運動控制系統(tǒng)的控制對象——

電動機從類型上分直流電動機、交流感應電動機（交流異步電動機）和交流同步電動機。從用途上分用于調(diào)速系統(tǒng)的拖動電動機和用于伺服系統(tǒng)的伺服電動機。運動控制系統(tǒng)的功率放大與變換裝置電力電子型功率放大與變換裝置半控型向全控型發(fā)展低頻開關(guān)向高頻開關(guān)發(fā)展分立的器件向具有復合功能的功率模塊發(fā)展運動控制系統(tǒng)的控制器模擬控制器 物理概念清晰、控制信號流向直觀 控制規(guī)律體現(xiàn)在硬件電路 線路復雜、通用性差 控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響運動控制系統(tǒng)的控制器以微處理器為核心的數(shù)字控制器 硬件電路標準化程度高 控制規(guī)律體現(xiàn)在軟件上，修改靈活方便 擁有信息存儲、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等功能運動控制系統(tǒng)的控制器模擬控制器并行運行，控制器的滯后時間小。微處理器數(shù)字控制器串行運行方式，其滯后時間比模擬控制器大得多，在設(shè)計系統(tǒng)時應予以考慮。運動控制系統(tǒng)的信號檢測與處理信號檢測電壓、電流、轉(zhuǎn)速和位置等信號信號轉(zhuǎn)換電壓匹配、極性轉(zhuǎn)換、脈沖整形等數(shù)據(jù)處理信號濾波1.2運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)帶動了新一代交流調(diào)速系統(tǒng)的興起與發(fā)展，打破了直流調(diào)速系統(tǒng)一統(tǒng)高性能拖動天下的格局。進入21世紀后，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)已成為不爭的事實。1.2運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展直流調(diào)速系統(tǒng) 直流電動機的數(shù)學模型簡單，轉(zhuǎn)矩易于控制。 換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦，使轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。1.2運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展交流調(diào)速系統(tǒng) 交流電動機（尤其是籠型感應電動機）結(jié)構(gòu)簡單 交流電動機動態(tài)數(shù)學模型具有非線性多變量強耦合的性質(zhì)，比直流電動機復雜得多。交流調(diào)速系統(tǒng)基于穩(wěn)態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速開環(huán)的變壓變頻調(diào)速轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)動態(tài)性能無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相比交流調(diào)速系統(tǒng)基于動態(tài)模型的交流調(diào)速系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)動態(tài)性能良好，取代直流調(diào)速系統(tǒng)1.2運動控制系統(tǒng)的歷史與發(fā)展同步電動機交流調(diào)速系統(tǒng) 同步電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率嚴格保持同步，機械特性硬。電力電子變頻技術(shù)的發(fā)展，成功地解決了阻礙同步電動機調(diào)速的失步和啟動兩大問題。1.3運動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律

運動控制系統(tǒng)的基本運動方程式1.3運動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律

忽略阻尼轉(zhuǎn)矩和扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩，運動控制系統(tǒng)的簡化運動方程式1.3運動控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律

磁鏈控制同樣重要為了有效地控制電磁轉(zhuǎn)矩，充分利用電機鐵芯，在一定的電流作用下盡可能產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，必須在控制轉(zhuǎn)矩的同時也控制磁通（或磁鏈）。1.4生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩是一個必然存在的不可控擾動輸入。歸納出幾種典型的生產(chǎn)機械負載轉(zhuǎn)矩特性，實際負載可能是多個典型負載的組合，應根據(jù)實際負載的具體情況加以分析。恒轉(zhuǎn)矩負載

負載轉(zhuǎn)矩的大小恒定，稱作恒轉(zhuǎn)矩負載

a）位能性恒轉(zhuǎn)矩負載

b)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載圖1-3恒轉(zhuǎn)矩負載