第六章電動機的微機控制培訓(xùn)課件

第六章電動機的微機控制優(yōu)選第六章電動機的微機控制6.2直流伺服電機的控制伺服系統(tǒng)（servomechanism）：由伺服電機組成的控制系統(tǒng)。其作用是：伺服系統(tǒng)應(yīng)用：船舶駕駛、火炮控制、雷達控制、導(dǎo)航和制導(dǎo)、數(shù)控機床、機器人等。伺服系統(tǒng)基本概念：運動規(guī)劃；坐標(biāo)系統(tǒng)；最小運動增量和分辨率；準(zhǔn)確度或精度；精密度與重復(fù)性；超調(diào)；調(diào)整時間；跟蹤誤差和穩(wěn)態(tài)誤差；振動。以下功率指令信號去控制大功率負(fù)載。實現(xiàn)遠距離同步傳動控制。通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。直流伺服電機及其控制

直流伺服電機分電磁式、永磁式、杯型電樞式、無槽電樞式、圓盤電樞式、無刷式等。直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和直流電機相同。它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。在定子上裝有磁極，電磁式伺服電機的定子磁極上繞有勵磁繞組。

直流伺服電機可采用電樞控制或磁場控制。

PWM晶體管功率放大器，即脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，它由兩部分組成：一部分是電壓—脈寬變換器，另一部分是開關(guān)式功率放大器。

脈寬調(diào)制PWM原理（1）伺服電機在PWM功率放大器驅(qū)動下可以處于停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)三種狀態(tài)。（2）控制信號UI的特性決定了伺服電機的工作狀態(tài)。UI=0電機停止；UI>0電機正轉(zhuǎn)，|UI|越大正轉(zhuǎn)越快；UI<0電機反轉(zhuǎn)，|UI|越大反轉(zhuǎn)越快。

PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形

橋式PWM功率放大器伺服電機的功率接口標(biāo)準(zhǔn)型的PWM功率放大器計算機和PWM功率放大器的接口

標(biāo)準(zhǔn)型的PWM功率放大器PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)θZ=2π/NτθZ=2π/Nτ為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：步進電機結(jié)構(gòu)及工作原理步進電機的功率放大電路θZ=2π/Nτ各種工作方式控制模型表步進電機的功率放大電路伺服系統(tǒng)應(yīng)用：船舶駕駛、火炮控制、雷達控制、導(dǎo)航和制導(dǎo)、數(shù)控機床、機器人等。2直流伺服電機的控制θZ=2π/Nτ伺服系統(tǒng)檢測元件十進制數(shù)二進制數(shù)循環(huán)碼000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：伺服系統(tǒng)（servomechanism）：由伺服電機組成的控制系統(tǒng)。由于這兩種電源電壓分別是高壓和低壓電源，故也稱高低壓功率放大電路。UI>0電機正轉(zhuǎn)，|UI|越大正轉(zhuǎn)越快；θZ=2π/Nτ伺服系統(tǒng)應(yīng)用：船舶駕駛、火炮控制、雷達控制、導(dǎo)航和制導(dǎo)、數(shù)控機床、機器人等。Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)以下功率指令信號去控制大功率負(fù)載。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。伺服系統(tǒng)是一個閉環(huán)的自動控制系統(tǒng)。通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。以下功率指令信號去控制大功率負(fù)載。（2）在不同相的磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置應(yīng)依次錯開1/m齒距（m為相數(shù)），這樣才能在連續(xù)改變通電狀態(tài)下，獲得連續(xù)不變的步進運動。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。步進電機的功率放大電路直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和直流電機相同。直流伺服電機可采用電樞控制或磁場控制。步進電機結(jié)構(gòu)及工作原理θZ=2π/Nτ直流伺服電機系統(tǒng)的設(shè)計

伺服系統(tǒng)是一個閉環(huán)的自動控制系統(tǒng)。在伺服控制系統(tǒng)中，計算機除了要控制系統(tǒng)的功率主回路外，同時還要實時檢測伺服系統(tǒng)的狀態(tài)。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)組成系統(tǒng)傳遞函數(shù)系統(tǒng)仿真（連續(xù)）仿真結(jié)果1、角度響應(yīng)曲線2、速度響應(yīng)曲線3、控制輸出系統(tǒng)仿真（離散）角度階躍響應(yīng)曲線如果轉(zhuǎn)子有40個齒，那么，轉(zhuǎn)子的齒距角θZ為：在實際應(yīng)用中，脈沖分配回路有各種構(gòu)成的辦法。步進電機的功率放大電路步進電機的功率放大電路θZ=2π/Nτ直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和直流電機相同。通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：PWM晶體管功率放大器，即脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，它由兩部分組成：一部分是電壓—脈寬變換器，另一部分是開關(guān)式功率放大器。伺服系統(tǒng)基本概念：運動規(guī)劃；2直流伺服電機的控制典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)（一）單電壓功率放大電路通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。3步進電機的微機控制PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)由于這兩種電源電壓分別是高壓和低壓電源，故也稱高低壓功率放大電路。通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。標(biāo)準(zhǔn)型的PWM功率放大器速度響應(yīng)曲線控制輸出6.3步進電機的微機控制步進電機結(jié)構(gòu)及工作原理三相反應(yīng)式步進電動機的定子為三對磁極，每相一對，相對的極屬一相，不過每一個定子磁極的磁靴上有許多小齒，轉(zhuǎn)子圓周上也有許多小齒，根據(jù)工作要求，定、轉(zhuǎn)子齒寬距必須相等。

（1）在同相的幾個磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒應(yīng)同時對齊或同時錯開，這樣才能使幾個磁極的作用相加，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。（2）在不同相的磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置應(yīng)依次錯開1/m齒距（m為相數(shù)），這樣才能在連續(xù)改變通電狀態(tài)下，獲得連續(xù)不變的步進運動。

步進電機的齒距角θZ

θZ=2π/Nτ如果轉(zhuǎn)子有40個齒，那么，轉(zhuǎn)子的齒距角θZ為：θZ=360°/40=9°步進電機的工作方式為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：ABC步進電機的工作方式步進電機的工作方式步進電機的工作方式步進電機的工作方式步進電機的工作方式步進電機的工作方式步進電機的功率放大電路在實際應(yīng)用中，脈沖分配回路有各種構(gòu)成的辦法。最常用的是環(huán)行分配器電路，現(xiàn)在已漸漸采用微型計算機代替舊式的環(huán)行分配器；而在控制系統(tǒng)中，大量采用的是單片微型機。功率放大電路的結(jié)構(gòu)對步進電機的性能有著十分重要的作用。功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波形、調(diào)頻調(diào)壓型和細(xì)分型等型式的電路。

（一）單電壓功率放大電路

單電壓功率放大電路是步進電機控制中最簡單的一種驅(qū)動電路。Ｌ是步進電機的一相繞組電感；ＲＬ是繞組電阻；ＲＣ是外接電阻，也是限流電阻；Ｒd是續(xù)流電阻；Ｄ是續(xù)流二極管。

Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)（二）雙電壓功率放大電路

雙電壓功率放大電路就是采用兩種工作電源電壓的功放電路。由于這兩種電源電壓分別是高壓和低壓電源，故也稱高低壓功率放大電路。3步進電機的微機控制功率放大電路的結(jié)構(gòu)對步進電機的性能有著十分重要的作用。通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。直流伺服電機可采用電樞控制或磁場控制。Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)步進電機的功率放大電路3步進電機的微機控制通過運動指令對機械設(shè)備實施精確控制。計算機和PWM功率放大器的接口最小運動增量和分辨率；單電壓功率放大電路是步進電機控制中最簡單的一種驅(qū)動電路。直流伺服電機可采用電樞控制或磁場控制。單電壓功率放大電路是步進電機控制中最簡單的一種驅(qū)動電路。ＲＣ是外接電阻，也是限流電阻；直流伺服電機可采用電樞控制或磁場控制。（1）伺服電機在PWM功率放大器驅(qū)動下可以處于停止、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)三種狀態(tài)。直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和直流電機相同。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。θZ=2π/Nτ計算機和PWM功率放大器的接口簡易四相步進機驅(qū)動各種工作方式控制模型表工作方式PB3PB2PB1PB0控制模型單四拍000101H001002H010004H100008H雙四拍001103H011006H11000CH100109H由于這兩種電源電壓分別是高壓和低壓電源，故也稱高低壓功率放大電路。為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。功率放大電路的結(jié)構(gòu)對步進電機的性能有著十分重要的作用。各種工作方式控制模型表PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形最小運動增量和分辨率；它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。ＲＣ是外接電阻，也是限流電阻；單電壓功率放大電路是步進電機控制中最簡單的一種驅(qū)動電路。典型的伺服系統(tǒng)中，除了PWM功率放大器之外，還有電壓負(fù)反饋、速度負(fù)反饋、位置負(fù)反饋等環(huán)節(jié)。步進電機結(jié)構(gòu)及工作原理它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。步進電機的功率放大電路伺服系統(tǒng)應(yīng)用：船舶駕駛、火炮控制、雷達控制、導(dǎo)航和制導(dǎo)、數(shù)控機床、機器人等。UI>0電機正轉(zhuǎn)，|UI|越大正轉(zhuǎn)越快；伺服系統(tǒng)是一個閉環(huán)的自動控制系統(tǒng)。步進電機的功率放大電路以下功率指令信號去控制大功率負(fù)載。伺服系統(tǒng)基本概念：運動規(guī)劃；最小運動增量和分辨率；PWM功率放大器的脈寬調(diào)制波形伺服系統(tǒng)（servomechanism）：由伺服電機組成的控制系統(tǒng)。計算機和PWM功率放大器的接口θZ=2π/Nτ（一）單電壓功率放大電路計算機和PWM功率放大器的接口（2）在不同相的磁極下，定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置應(yīng)依次錯開1/m齒距（m為相數(shù)），這樣才能在連續(xù)改變通電狀態(tài)下，獲得連續(xù)不變的步進運動。伺服系統(tǒng)基本概念：運動規(guī)劃；Tj=L/(RL+RC)回路的時間常數(shù)而在控制系統(tǒng)中，大量采用的是單片微型機。為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：為了使步進電機能反向旋轉(zhuǎn)，對于圖6-22而言就是逆時針步進，對各相的通電順序采用如下方式：3步進電機的微機控制功率放大電