中文資料圓鋼送料機械手上下料機械手畢業(yè)設計方案

漢字譯文控制技術驅(qū)動和控制手冊A4章轉(zhuǎn)矩、速度和位置控制a41通常標準411理想控制系統(tǒng)很多應用程序存在部分必需控制跟隨參考量。比如,一個大型電機速度能夠設置從一個低功率控制信號。這能夠經(jīng)過使用一個變速驅(qū)動描述以下。理想情況下,引用之間關系和電動機轉(zhuǎn)速應該線性,速度應該改變立即和改變參考。任何控制系統(tǒng)能夠表示為圖A4.1b,輸入?yún)⒖夹盘?傳輸函數(shù)F和一個輸出。為系統(tǒng)是理想,傳輸函數(shù)F是一個簡單常數(shù),所以,輸出將會成正比參考,沒有延遲。a412開環(huán)控制不幸是,傳輸函數(shù)很多實際系統(tǒng)不是一個常數(shù),所以假如沒有任何形式反饋輸出正確非理想性質(zhì)傳輸函數(shù),輸出并不遵照需求要求。使用an172控制技術驅(qū)動和控制手冊。感應電動機提供簡單開環(huán)變速驅(qū)動器gdp1為例,以下列舉了部分副作用,能夠發(fā)生在實際系統(tǒng):速度調(diào)整。輸出一個簡單開環(huán)驅(qū)動是一個固定頻率,是成正比速度參考,所以頻率應用到電機仍然是一個恒定速度常數(shù)參考。這個馬達速度滴作為負載應用因為滑移特征電動機,所以速度不保持在所需水平。不穩(wěn)定性。它是可能在特定負載條件下和在特定頻率電動機轉(zhuǎn)速擺動在所需速度,即使應用頻率是恒定。另一個不穩(wěn)定關鍵起源在旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)是低損耗彈性聯(lián)軸器、軸。非線性。有很多可能起源非線性。比如,假如電機連接到變速箱,速度輸出齒輪箱可能會受到反彈齒輪之間。改變和溫度。部分方面系統(tǒng)傳輸函數(shù)可能隨溫度。比如,一個感應電動機轉(zhuǎn)差率隨電機升溫,所以對于一個給定負載電機轉(zhuǎn)速能夠降低從開始時速度電機很冷。延遲。用一個簡單開環(huán)逆變器和感應電動機能夠有一個延遲在電動機轉(zhuǎn)速達成要求水平改變以后速度參考。在很簡單應用程序,如控制傳送帶速度,這種類型延遲可能不是一個問題。在更復雜系統(tǒng),比如在機床軸,延誤有顯著影響質(zhì)量系統(tǒng)。這些只是部分副作用,能夠生產(chǎn)假如一個開環(huán)控制系統(tǒng)使用。一個方法,提升質(zhì)量控制器是使用一個測量輸出量應用部分反饋給閉環(huán)控制。a413閉環(huán)控制簡單開環(huán)驅(qū)動部分a412能夠替換為一個控制系統(tǒng)圖a42。該控制系統(tǒng)不僅提供了一個手段來糾正任何錯誤在輸出變量,但也使一個穩(wěn)定響應特征。電機軸速度測量和比較速度參考給速度誤差。錯誤修改了一個傳輸函數(shù)G給一個電流參考缺席我*在輸入電流控制塊。多種方法對電機電流控制在本章中討論;然而,現(xiàn)在它應該假定,電機電流進行控制能夠給一個扭矩,是成正比電流參考缺席。假如馬達速度從參考電平改變速度誤差是產(chǎn)生和轉(zhuǎn)矩應用于負載改性使速度回所需水平。有必需選擇適宜傳輸函數(shù)G取得必需因為從閉環(huán)控制系統(tǒng)。這個函數(shù)能夠是一個簡單增益,所以目前參考我*?Kp補。這將給某種程度控制輸出速度,但速度誤差必需有一個非零值假如任何扭矩需要持有電機速度。任何速度誤差隨時間積累,構建了一個電流參考提供必需扭矩。一個閉環(huán)控制系統(tǒng),百分比和積分術語叫做PI控制器。即使有很多類型閉環(huán)控制器,PI控制器是最常見,因為它是簡單實現(xiàn),rela-tively輕易設置和很好了解,大部分工程師。假如輸出達成參考在最短時間內(nèi)沒有任何尖峰,響應被描述為極度阻尼。假如不是accepta-ble過分,那么這是最好可能反應給了最小延遲之間輸入和輸出系統(tǒng)。假如系統(tǒng)阻尼增加,反應遲鈍,被描述為阻尼。假如系統(tǒng)是欠阻尼響應包含部分超調(diào)和振蕩引用可能需要安定下來之前。這些結果,這是一個簡單二階系統(tǒng),表明增加阻尼降低超調(diào),系統(tǒng)響應慢。真正系統(tǒng)能夠更復雜,增加阻尼并不總是給結果。這一步反應可能是閉環(huán)系統(tǒng),改變參考水平最低時間是必需。在另階躍響應可能顯示輸出改變對其它刺激,比如一個負載轉(zhuǎn)矩過渡。在這個情況下,響應通常應盡可能小。閉環(huán)階躍響應能夠用來評定性能當控制系統(tǒng)是用于隔離。然而,假如控制器本身是包含在另一個控制回路封閉系統(tǒng),關鍵是要取得和延遲,因為她們會影響系統(tǒng)性能。增益和延遲能夠按生產(chǎn)波德圖增益和相位一個響應和頻率。一個理想控制器將單位增益和零相移在全部頻率;然而,在再保險。這些效果是衡量系統(tǒng)帶寬,通常定義為23分貝增益特征點。在例子中給出對應相位延遲系統(tǒng)訂單。一階系統(tǒng)有延遲到23日,458分貝,和一個二階系統(tǒng)就像在你案子有一個延遲至23日在608分貝。相關運輸延遲和數(shù)字系統(tǒng)能夠深入延遲。在很多情況下,帶寬是指一個估量動態(tài)實施性質(zhì)一個控制系統(tǒng);換句話說,更高帶寬、性能越好。帶寬通常是23分貝增益特征,頻率參考點注意它意義是很關鍵,尤其是數(shù)字實現(xiàn),可能沒有說明質(zhì)量控制系統(tǒng)。假如控制器是ph值包含在另一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。假如控制器是包含在另一個閉環(huán)控制系統(tǒng)相位延遲是很關鍵。假如延遲太大可能有必需遵照德曲調(diào)環(huán)境保護持穩(wěn)定。增益特征可能造成不可接收超調(diào)。盡管現(xiàn)代變速傳動裝置包含很多功效,最基礎功效是控制驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(或力),或速度位置。在繼續(xù)之前,細節(jié)不一樣類型變速驅(qū)動函數(shù),控制理論對每個這些討論了數(shù)量。一個位置控制系統(tǒng)圖5a4。這包含一個內(nèi)部速度控制器,并在整個十二個月速度控制器有一個內(nèi)部轉(zhuǎn)矩控制器。它能夠創(chuàng)建一個系統(tǒng)確定控制器位置機械轉(zhuǎn)矩應用于負載直接沒有內(nèi)部循環(huán)速度和轉(zhuǎn)矩。然而,位置控制器將需要能夠控制復雜傳輸函數(shù)相結合電動機繞組、機械載荷和速度轉(zhuǎn)換。這種方法另一個優(yōu)點是限制能夠應用于速度和轉(zhuǎn)矩之間距離或速度改變每個控制器。只有當系統(tǒng)需要控制速度、位置控制器,當一個系統(tǒng)忽略了需要控制只有系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、位置和速度控制器將被忽略。一個位置傳感器顯示提供反饋系統(tǒng),但這可能是替換速度傳感器,或它能夠省略完全,以下所表示。位置信息所需轉(zhuǎn)矩控制器功效在一個交流電動機驅(qū)動(見虛線)。假如位置反饋提供反饋是派生改變速度是速度比常規(guī)采樣周期。無傳感器方案可能會速度和轉(zhuǎn)矩控制交流電動機,在這種情況下,傳感器不是必需。位置反饋不是必需轉(zhuǎn)矩控制器在直流電機驅(qū)動,所以一個速度反饋裝置,如速度速度傳感器可用于提供反饋控制器。再一次,無傳感器方案可能不會在一個速度反饋裝置是必需。a422轉(zhuǎn)矩控制A轉(zhuǎn)矩控制器為一個旋轉(zhuǎn)電動機,或一個力控制器為一個線性馬達,是基礎內(nèi)循環(huán)大多數(shù)變速驅(qū)動器。只有轉(zhuǎn)矩控制是這里討論,但標準也適適用于對一個線性應用力控制。為了解釋標準轉(zhuǎn)矩控制,簡單直流電動機系統(tǒng)在圖a46作為一個例子。分析轉(zhuǎn)矩控制在一個交流電動機能夠在完全相同方法,提供合適轉(zhuǎn)換是進行扭矩需求或引用(Te*)是由轉(zhuǎn)矩控制器轉(zhuǎn)換成電流在電動機電樞,電動機本身將電流轉(zhuǎn)化成扭矩。(b)電流控制驅(qū)動機械負荷。圖A4.6b顯示系統(tǒng)要求轉(zhuǎn)換成電機電流轉(zhuǎn)矩參考。扭矩參考(Te*)是第一次變成了一個電流參考(ia*)包含了尺度效應電動機通量。汽車流量,控制電動機勵磁電流(假如),通常是降低從其額定水平更高速度當終端電壓會超出最大可能輸出電壓電源電路沒有這種調(diào)整。電流限制然后被用于電流參考方便所需電流不超出卡帕能力驅(qū)動。目前參考(限于最高等級)成為輸入PI控制器。電等效電路電機由一個電阻(Ra),一個電感(La)和反電動勢,通量和速度成正比單獨PI控制器能夠成功地控制電流在這個電路,因為伴隨速度增加,電壓需要克服反電動勢將pro二積分術語。積分控制是可能相對較慢,所以以提升性能,在瞬態(tài)速度改變電壓前饋詞相當于包含Kevc/裝箱。合并后輸出PI控制器和電壓前饋術語形成參考電壓(va*),以應對這個電源電路應用一個電壓(va)到電動機電路提供一個電流(ia)。目前測量,傳感器和用作反饋電流控制器。和線性組件圖a46、電流控制回路在一個數(shù)字驅(qū)動包含樣品延誤和電源電路造成延遲。在實踐中,控制器響應是由百分比增益。尤其是,假如一個電壓前饋使用術語,積分詞極少影響瞬態(tài)響應。它是有用了解閉環(huán)傳輸函數(shù)轉(zhuǎn)矩控制器(即。Te/Te*)這么反應,一個獨立轉(zhuǎn)矩控制器,或效果一個內(nèi)在轉(zhuǎn)矩控制器在外層循環(huán)如一個速度控制器,能夠估計。為響應是由系統(tǒng)延遲它是合適代表閉環(huán)響應作為簡單收益和一個單位增益?zhèn)鬏斞舆t。扭矩能夠在Nm引用,但它是更傳統(tǒng)使用價值一定百分比額定電動機轉(zhuǎn)矩。傳輸函數(shù)當轉(zhuǎn)矩控制器是單獨使用。Kt是電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)在NmA21。假如扭矩控制器是用于外部速度控制器一個稍微不一樣表示必需使用,圖A4.7b。速度控制器pro揮拳扭矩值參考資料,統(tǒng)一對應于一個指定目前水平大小或評級驅(qū)動。從控制角度來看這是不關鍵是否這是最大電流能力驅(qū)動,額定電流或部分其它水平。使用實際水平定義為Kc(安培數(shù)),并應包含在傳輸函數(shù)圖所表示。這些簡單模型許可驅(qū)動用戶估計性能一個獨立轉(zhuǎn)矩控制器或轉(zhuǎn)矩控制器和一個外速度環(huán)。a423通量控制電機磁通和所以電動機端電壓為給定速度來定義通量產(chǎn)生電流。在一個簡單例子。pre-viously使用電機驅(qū)動,電機通量水平設置勵磁電流,假如。流量控制器(圖a48)包含一個內(nèi)部電流環(huán)和一個外循環(huán),維持額定通汽車直到電樞端電壓達成最大程度。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加高于額定速度然后控制勵磁電流,所以通量,所以電樞電壓保持在所需最大水平。扭矩和流量控制器全部顯示在一個簡化形式在圖a49。全部有一個內(nèi)在電流控制器,生成一個參考電壓和電源電路,轉(zhuǎn)換到目前。系統(tǒng)顯示是一個直流電動機驅(qū)動,但基于矢量變換能夠用來模擬這一交流電動機和形式依據(jù)矢量控制交流電機驅(qū)動系統(tǒng)。a424速度控制a4241基礎速度控制閉環(huán)速度控制能夠經(jīng)過應用一個簡單轉(zhuǎn)矩控制器PI控制器在前面描述。對于本分析假定負載是一個慣性J,扭矩Td,和速度(摩擦忽略不計)。由此產(chǎn)生系統(tǒng)。和轉(zhuǎn)矩控制器,它是有用了解閉環(huán)響應,響應一個獨立速度控制器,或效果一個內(nèi)在速度控制器在一個外環(huán)位置能夠被估計。假如一個溫和反應是需要速度控制器是沒有顯著地受到系統(tǒng)延遲,和一個線性傳輸函數(shù)如方程(a44)能夠使用。全部常量在這些方程和帶來延遲目前控制器通常是提供給用戶,方便計算和/或模擬可進行性能估計速度控制器。除了提供所需閉環(huán)階躍響應,它是關鍵為系統(tǒng)能夠預防無須要運動結果應用扭矩瞬態(tài)。這可能是因為負載忽然應用或因為不均勻負載。能夠預防無須要運動稱為剛度。這個com-pliance角系統(tǒng)是一個衡量剛度和將在稍后討論(a4242)。伴隨阻尼系數(shù)增加,閉環(huán)反應過分降低,響應速度提升。閉環(huán)響應包含10%超越和阻尼因子團結,因為年代分子。術語伴隨阻尼系數(shù)增加,過分反應降低,轉(zhuǎn)矩tran瞬變響應變慢。在這種情況下沒有年代術語在分子和反應包含無超調(diào)和阻尼系數(shù)統(tǒng)一。這似乎從這些結果,更高百分比增益,所以阻尼因子越高越反應;然而,結果到現(xiàn)在為止假設一個理想轉(zhuǎn)矩控制器和沒有額外無須要延誤。在一個真正數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)延誤給圖a412可能存在。一個延遲包含代表樣本期為速度測量,但這僅僅是相關,假如速度反饋是源自一個位置反饋裝置如一個編碼器和測量作為一個改變位置在一個固定采樣周期。無須要延遲影響能夠看到在閉環(huán)階躍響應為一個真正系統(tǒng)圖a413。在每種情況下響應有更多比真實系統(tǒng)超調(diào)理想系統(tǒng)。假如阻尼因子設置為團結那么過分可能是能夠接收,但一個阻尼系數(shù)1.25響應相當振蕩和可能是不可接收。無須要延遲影響愈加顯著耽擱時間越久,也伴隨設置帶寬增加速度控制器。額外延遲影響能夠看到波德圖閉環(huán)響應速度控制器設置給統(tǒng)一阻尼因子(圖a414)。頻率在23分貝點增益特征顯著增加了從理想速度控制器,而頻率在608點相位特征幾乎不變。假如這是被用來作為一個獨立控制器增益特征能夠用來估計帶寬,但應該指出是,增益大于團結在部分頻率。通常帶寬基于增益特征是唯一帶寬,是引用,因為這使得性能似乎是愈加好,在這種情況下2000rads21。然而,假如速度控制器是被包含在一個外部位置控制器,帶寬無須要延遲性能限制速度控制器。大自然quantised速度反饋當它起源于一個位置傳感器位置改變在一個固定采樣周期也能夠限制這種。一個高百分比增益在速度控制器,所以高帶寬,產(chǎn)生高頻轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲從quantised速度反饋。a4242設置速度控制器收益所提供負載慣性是已知,能夠選擇百分比和積分上漲速度控制器,依據(jù)所需帶寬或所需合并性質(zhì)角使用