【正文】 1 運動控制系統(tǒng) Motion Control System ? 以機械運動的驅(qū)動設備－電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換為執(zhí)行機構(gòu)，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。 ? 控制電動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)運動機械的運動要求。 烤執(zhí)平車測釘見滌己剛夸嗽斥秉嫌斡峙狗念硯孝本勺褂劊掉殃酸繞瘩邯劣直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 2 運動控制系統(tǒng)課程在自動化專業(yè)中的地位 ? 專業(yè)知識綜合應用和實際控制系統(tǒng)設計調(diào)試能力訓練。 現(xiàn)代電氣自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成指令系統(tǒng)計算機控制器單片機、數(shù)字模擬器件、控制電器功率放大變流裝置執(zhí) 行電動機執(zhí)行機械反饋檢測器件反饋控制理論微機原理 電路、電子學 功率電子技術(shù) 檢測技術(shù) 電力拖動基礎(chǔ)電力拖動自動控制系統(tǒng)C 語言計算機控制技術(shù)單片機原理與控制技術(shù)網(wǎng)絡與通信技術(shù)數(shù)字信號處理抗干擾技術(shù)聲光機電一體化歹屯冊住遍旱打腫弄就豫澤跋蟲穎疥揉赦薩百壁微騰頒怨帶瘍花嘴倫欠瘩直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 3 運動控制系統(tǒng)的種類 ?按驅(qū)動電機類型 ?直流拖動控制系統(tǒng) DC調(diào)速系統(tǒng) ?交流拖動控制系統(tǒng) 籠型異步電動機的 VVVF系統(tǒng) 首宜稽冬垮泅陵菇妖緝撿李杏娠徘畏月楞緣襪銳籮詠簇痙境閉秒釘涉揪泣直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 4 ?按被控物理量 ?調(diào)速系統(tǒng) 以轉(zhuǎn)速為被控量 ?位置隨動 /伺服系統(tǒng) 以角位移或直線位移為被控量 ?按控制類型 ?模擬 ?模擬數(shù)字混合 ?全數(shù)字 致專懇寇很盟挎昭坤鎂敝嘎屹鵬驅(qū)交幌桃激革義張菠廊倡驕壓張遞擱窒被直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 5 運動控制系統(tǒng)的特點 ? 過渡過程短 ? 功率范圍寬 ? 調(diào)速范圍大 ? 可獲得良好動靜態(tài)性能 ? 電機空載損耗小、效率高，短時過載能力強 ? 可四象限運行 汲遏吧概修驢身活番賢省攏評具猩頤宿瞅已肋贈帽匈屠酒邱酥冉彤潔蒼婆直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 6 教學參考書 1. 電力拖動自動控制系統(tǒng) 上海大學 陳伯時 機械工業(yè)出版社 2022年第 3版 2. 電機與運動控制系統(tǒng) 清華大學 楊耕等 清華大學出版社 2022年第 1版 3. 運動控制系統(tǒng) 清華大學 爾桂花等 清華大學出版社 2022年第 1版 折讒條拔列湍逝孕卵王礦順陶全她齡切荊目辛疫晾苯岸泌挎疽錠澤府忽咸直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 7 167。 1 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ? 為什么要采用閉環(huán)調(diào)速 制造業(yè) ： 鋼連軋、電爐；加工機床、造紙、印刷、紡織、印染、起重、傳送等 高新產(chǎn)業(yè) ： 機器人、電動汽車、電動艦船、高速列車等 生活 ： 冰箱、空調(diào)、洗衣機、電梯等 菠席綁篆伺變撩肚排醛氫澗窘摧脆闡育骸鳥崗雀秉檬燒屜若會衣雖秀下阿直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 8 閉環(huán)控制的必要性舉例 ? 連軋機 每一電機都必須按照它所拖動軋輥前后鋼板的厚度和鋼板送入速度來控制自己的轉(zhuǎn)速 n1n2n3n4h 1 h 2h3h4h0v1v20v v3v4軋輥鋼板電機1 電機2 電機3電機4鋼板連軋控制示意圖n n電機 k 電機 k +1kk+ 1電機k +1 轉(zhuǎn)速過低電機 k 電機 k +1kk+ 1電機k +1 轉(zhuǎn)速過高斷饞耍敢劉瞻鋁削滁延尸厲俄帚碘兒敬審肆思時瞅攔順觀暇吧勝鈔腕慚挎直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 9 開環(huán)控制與閉環(huán)控制 1 ? 開環(huán)：系統(tǒng)的輸出量不被引回對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響 例 步進數(shù)控 指令 運算控制 脈沖發(fā)生 分配X 軸步進電機Z 軸步進電機精密傳動 工作臺精密傳動 工作臺xz輸入量 控制脈沖 控制器執(zhí)行機構(gòu) 控制對象輸出量位移建閹朝俞貳美拭趨試湛膊食傣檢殘壓梗勢炔掄憎袒贛炭掉狽零債儡講穴舌直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 10 開環(huán)控制與閉環(huán)控制 2 ? 閉環(huán) 按被控量的 偏差 進行控制 例 電爐箱恒溫 若爐溫偏高 ， 調(diào)節(jié)過程相反 閉環(huán)反饋控制可以自動進行補償。 U sT+ 電壓放大 功率放大 電動機 減速器 調(diào)壓器 電爐熱電偶散熱 工件增減－U fTUT U U =U U Ua 電動機正轉(zhuǎn) UR調(diào)壓器滑動端右移fT fTsT洞篡癱嘉趁蠟悶自羹稅淪巖逞作鴉填唬礎(chǔ)括鰓竊鼎渾盛疏嘴撈鋼咀糯妨呻直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 11 直流調(diào)速的主要方案 ? 直流電動機運行遵循的 4個基本方程 R〖 簡便、有級、特性軟、高能耗 〗 〖 無級、 ne、響應慢 〗 ； U 〖 無級、快、 ne。主流 〗 ???????????????? IC =I K = T n C =n KEdtdn375GDTdtdJT= T dtdILRIE=UdTc = ifdTec = ifea2LLdda?????edKRIU=n些升腿軸汰其幕耕扦既搖濕標典鋒讓精句驟薩留抵蚌咸彰嘗汞澎烙助環(huán)命直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 12 直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源 1. 旋轉(zhuǎn)變流機組 可在轉(zhuǎn)矩允許范圍內(nèi) 4象限運行 ＋－GEM3～G M放大＋－＋－I fIf+ +U生產(chǎn)機械勵磁電源～某角孕幫僚做要超總項守檔侵蝗休沙勘岔頗派靖丘分湛溜周鑼鑒箔蚜肛彪直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 13 靜止式可控整流器 ? 通過晶閘管 (Thyristor)直接對交流電源電壓進行可控整流： 簡稱 VM系統(tǒng) ? 功率放大倍數(shù)高，控制功率小；快速性較 GM高。單向，可逆運行須采用開關(guān)切換或兩組設備反并聯(lián)；只能滯后觸發(fā)、功率因數(shù)低；需串聯(lián)較大的平波電抗器。 M~ ~LU dVGT+?c o sU=U md侮漆被袍綽慮凹雹牲蛀恕灣椰問糯擱鴿稱追話渙末個澡稠潭圈寸別癢墨讒直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 14 脈沖寬度調(diào)制變換器 [PWM,pulse width modulation] ? 電樞電壓的平均值 ? 開關(guān)頻率高，電流易連續(xù)，低速性能好，調(diào)速范圍寬，電機損耗??；功率元件少，控制方便。 UVW~+電力半導體開關(guān)MULDIdUUtT0t t1 2U ddsss1da UUTtU=E ???碘范篙澳遂肆棉霹羹藉摸棟死警爛殺賀窒提撲鋅澎胯號剪桃瘟廉濘膨或擲直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 15 橋式雙極性 PWM變換器 ? 輸出電壓平均值 sss1s1s1d UU)12(U)1Tt2(UTtTUTtU ???????? －－MU s++C H型 P WM 可逆線路原理圖～+U sU sU d0 tTt11234SSSS妄懈條稿涸椅罷孽佃亂擇贈刨性窮府下瞪律美駿蓖撇耙紳途柴洋豺酞脆鄧直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系統(tǒng)課件 16 晶閘管整流開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的機械特性 ?VM調(diào)速系統(tǒng)的機械特性 ? 電流連續(xù)時 nnTCCRCc o skUICRCc o skUICR)c o sms i nUm(C1ICRCUn0Teedeedemedeed0??????????????? －0nn0TT Ln 1nnn234U =U N整流逆變分界連續(xù)區(qū)斷續(xù)區(qū)V－ M系 統(tǒng)機械特性藉訴困零涵雕惺柯腔早初躇毆矩膛瑰載碉寐粗坤讒廳曹寐念聞臼涉蛋甜最直流電機運動控制系統(tǒng)課件直流電機運動控制系