【正文】 /142() 4 ( 3 )623 6394 10 623 ( 325 )()623 ( / ) 6 /scscR rckLm p rkct s rad stMMMiJe i J Jirad srad s????????? ? ? ??? ? ? ?? ??? ? ? ? ?? ? ? ?????==7 ， 在 其 范 圍 內(nèi) ， 滿 足 要 求 。 電樞電壓 UR=110V。1) 1 9 .6 ( 0 .2 1 .2 2 )4 .2 /( ) 0 .5 ( 2 .0 4 0 .0 1 5 )6 1 0t 3 2 3 .3 3 / 1 .4trcmrMra d se J Js ra d s? ? ?? ????? ? ?? ? ? ?s c k cs， 根 據(jù) ， 滿 足 要 求 多軸傳動執(zhí)行電機(jī)選擇 Ωm/ ΩL=i1，力矩關(guān)系： 1/(iη) 其中 η1 222222( )LmLLmLmLLLR c L m mmmcLMiiJiiNiiKfiiP M JMJ????????????? ? ??? ? ??轉(zhuǎn) 角 ： 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 折 合 到 電 機(jī) ：角 速 度 ： 負(fù) 載 慣 量 折 合 到 電 機(jī) ：角 加 速 度 ： 負(fù) 載 粘 性 系 數(shù) 折 合 到 電 機(jī) ：負(fù) 載 彈 性 系 數(shù) 折 合 到 電 機(jī) ： 負(fù) 載 風(fēng) 阻 系 數(shù) 折 合 到 電 機(jī) ：、 為 系 統(tǒng) 最 大 角電 機(jī) 額 定 功加 速 度 和 角 速 度、 為 負(fù) 載 摩 擦 力 矩率 ：、 轉(zhuǎn) 動 慣 量 選擇電機(jī)，根據(jù)運(yùn)動要求，選擇傳動比 i的類型，估計(jì) η，并 折算到電機(jī)軸。 解 （ 1）轉(zhuǎn)換 直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 2 2 22500 500 606 / 6 57 / m i n 21/LcmmmmmmGJ R K g mgM G f R N mvrad s rRarad sRe radR??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??? ? ?車 輪 等 效 轉(zhuǎn) 動 慣 量 ：車 輪 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩 : （ 2）選電機(jī) 160LY55 直接連接，參數(shù)如下 : 02 3 2075 48 130 / m i n / 86 104 8 / ( / m i n)48155 .8 ( / m i n) m blm bl m mc bl c bl criemieM K g c m N mI A U V n r rad sM K g c m N m I A U VJ g c m s K g mT m s C V rUnrC?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ?轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動 慣 量 ：電 磁 關(guān) 系 ：理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速 :00000/( ) ( ) 155 .8 109 / m i n /48m blm bl i micimrad sMM n n N mnUn n r rad sU? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?電 機(jī) 摩 擦 力 矩 ：連 續(xù) 空 載 轉(zhuǎn) 速 ： （ 3）校驗(yàn) ? 檢驗(yàn)發(fā)熱溫升 ? 沒有提出最大加速度要求，只在誤差范圍內(nèi)考慮。 00 6 . 4 /cimUn n r a d sU? ??對 應(yīng) 連 續(xù) 空 載 轉(zhuǎn) 速 ：0002 2 212 2 2( ) 1( ) ( )21( ) ( 528 ) 2m blrc i mirm s c rc r mMM n n N mnM M M J JNm?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??檢 驗(yàn) 電 機(jī) 發(fā) 熱 ， 等 效 轉(zhuǎn) 矩( , ) ( 2 . 0 9 , 7 . 2 9 )m r m sM?? 在 連 續(xù) 堵 轉(zhuǎn)的 機(jī) 械 特 性 附 近 ， 滿 足 要 求 。 二、伺服電動機(jī)的選擇 基本依據(jù) （ 1）典型負(fù)載 干摩擦力矩 Mc= Mc signΩ (Nm) 慣性力矩 ML=Jε =J(dΩ /dt) (Nm) 粘性摩擦力矩 M Ω= 2N Ω (Nm) 重力力矩 M G = GL (Nm) 彈性力矩 M K = Kθ (Nm) 風(fēng)阻力矩 Mf = f (Nm) （ 2）描述與定量分析 典型負(fù)載與其運(yùn)動參數(shù)（ Ω ε θ ）有關(guān)，若對象運(yùn)動有規(guī) 律，則可用簡單數(shù)學(xué)形式來描述； 多數(shù)被控對象的運(yùn)動形態(tài)是隨記得，工程采用近似方法，選 取有代表性的工況作定量分析； 2?? 長期運(yùn)行電機(jī)發(fā)熱狀態(tài) ? 短時(shí)超載 ? 系統(tǒng)極限運(yùn)動的承載能力 ? 根據(jù)動態(tài)性能要求檢驗(yàn)電機(jī)的響應(yīng)能力 被控對象運(yùn)動與電機(jī)運(yùn)動是同時(shí)進(jìn)行的，既要克服對象的負(fù) 載，也要克服電機(jī)自身的負(fù)載。 兩者的結(jié)合，在現(xiàn)今已得以實(shí)現(xiàn)。其中反應(yīng)式結(jié)構(gòu)簡單，用得較為普遍。工業(yè)中傳統(tǒng)使用的是利用可控硅實(shí)現(xiàn)變壓調(diào)速和串級調(diào)速，它只適用于線繞式轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī)。具有杯型轉(zhuǎn)子的兩相異步機(jī)轉(zhuǎn)動慣量小，因而快速響應(yīng)特性好，常見于儀表隨動系統(tǒng)中。相對于前面的小慣量電動機(jī) ? 高轉(zhuǎn)矩 —轉(zhuǎn)動慣量比，從而提供了極高的加速度和快速響應(yīng) ? 高熱容量，使電機(jī)在自然冷卻全封閉條件下，仍能長時(shí)間過載 ? 電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩和低速特性使得它可與對象直接耦合 ? ? 電動機(jī)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證有長的壽命和高的可靠性。 ? 低轉(zhuǎn)動慣量，起動時(shí)間常數(shù)可達(dá) 1ms以下。 由于電機(jī)本身轉(zhuǎn)動慣量小，負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量可能要占系統(tǒng)總 慣量中較大成份。改善低速平穩(wěn)性、擴(kuò)大了調(diào)速范圍。在 只有輸出力矩 (轉(zhuǎn)速可以為零 )的場合比較適用 。 電樞電壓為常值，功率在幾百瓦電機(jī)，具有弱磁 升 速特性?？刂? 方式分電樞控制和磁場控制兩大類。 ? 考慮電磁兼容性要求 ? 選擇方案應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的主要要求，初步擬定方案，進(jìn)行可行 性分析、試驗(yàn)，進(jìn)一步補(bǔ)充和完善。 G 1 ( s ) G 2 ( s ) G 3 ( s )r c_G 4 ( s )+G 5 ( s )n3 4 431( ) ( ) ( ) ( ) , ( )()N s G s G s N s G s Gs? ? ? ?實(shí) 現(xiàn) ： 也 即 ： 二、選擇方案的注意事項(xiàng) ? 選擇方案最基本的依據(jù)就是用戶對系統(tǒng)的主要技術(shù)要求。引入前饋控制的目的之 一是補(bǔ)償系統(tǒng)在跟蹤過程中產(chǎn)生的速度誤差，加速度誤差等。一般局部閉環(huán)是引入速度反饋。性能指示要求 不很高的情況。存在干擾作用時(shí)，系統(tǒng)輸出對干擾作用 N１ (s)和 N2(s)的傳遞函數(shù)分別為 G c G 0_cr eG c G 0_cr eN 1 N 2001020()()( )[ 1 ( )]( ) 1 ( ) ( )( ) 1[ 1 ( )]( ) 1 ( ) ( )ccGsCsG s sN s G s G sCssN s G s G s??? ? ? ? ???? ? ? ? ?? 對于二階系統(tǒng)，在一定頻率范圍內(nèi)， 1Φ(s)1, 系統(tǒng)對于擾 動 N２ (s) 比沒有反饋時(shí)要差。校正較困難 混合方案 較復(fù)雜 一般 較高 采用相敏檢波器，有效抑制了零位的高次諧波和正交分量，同時(shí)采用直流較正裝置也容易實(shí)現(xiàn)，使得控制系統(tǒng)的精度得到提高 單回路，雙回路和多路比較 單回路 容易實(shí)現(xiàn) ， 結(jié)構(gòu)簡單，但性能上有缺陷。 42224222( ) ( ) ( ) sinsin( ) ( )21 c oseeS K SgKSgvg????? ? ? ??????????Cx??v波 峰波 峰波 谷伺服系統(tǒng)控制方案選擇 伺服系統(tǒng)的都是為某一具體的控制對象服務(wù)的，因而必須 系統(tǒng)控制方案的選擇要考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求，元件的 資源和經(jīng)濟(jì)性；工作的可靠性和使用壽命；可操作性能和可 維護(hù)性能。波能譜從 Sξ(ω)到 Sξ(ωe)，總能量并沒有 變化。斜浪航行時(shí)波傾角與傍 浪航行是不一致的。就雷達(dá)天線的風(fēng)載而言，可以先估算風(fēng)載力矩均方值，再 根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速在單位時(shí)間內(nèi)變化的次數(shù)確定 β。Δt)，第 一個(gè) Δt和第二個(gè) Δt均不變的概率為 (1βΔt)↑2，在 r個(gè) Δt內(nèi)均 為不變的概率是 (1β 設(shè) β是信號在單位時(shí)間內(nèi)的平均變化次數(shù)，在 Δt足夠小時(shí)， 在 Δt內(nèi)變化的概率就是 β ?03 ()M J J ?? ? ? ?三、隨機(jī)干擾負(fù)載模型 控制系統(tǒng)常常遇到非確定的隨機(jī)干擾負(fù)載，需要根據(jù)實(shí)際情 例 4 考慮隨機(jī)信息 (例如風(fēng)速、陀螺漂移等 )的值是躍變的，每一 區(qū)段值與以前區(qū)段值無關(guān)，而且躍變時(shí)刻 t1,t2,t3,… 是隨機(jī)的。 Mc是摩擦力矩。一般 ω等于 ～ 2倍的船的 諧搖頻率。 M01 = Cm1合力對軸線 O形成一力矩 M01。由于鰭上方的水流受 擠而流線變密，導(dǎo)致流速增加，鰭下方流速減小。當(dāng)系統(tǒng)跟蹤目標(biāo) 時(shí)，角速度 dA/dt始終為正值，故摩擦力矩 Mc可視為常值。 Z11， Z12， … 代表各級齒 輪齒數(shù)。 我們在建立系統(tǒng)動力學(xué)方程以及在選擇執(zhí)行元件功率時(shí)，需 要把對象所受到的負(fù)載換算到執(zhí)行元件輸出軸上。 除了上述三項(xiàng)由對象自身運(yùn)動而產(chǎn)生的負(fù)載力 (力矩 )之外。 Fv = b圖形較為復(fù)雜的對象可用簡單形狀組合而成。 ? ??1?1??cMcMcM 2. 物體作變速運(yùn)動時(shí)便有慣性負(fù)載產(chǎn)生。以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為例 : 靜摩擦力矩最大，隨著輸出角速度 Ω的增加 (0｜ Ω｜ Ω1)， 摩擦力矩減小，當(dāng) Ω繼續(xù)增加 (｜ Ω｜ ｜ Ω1｜ )時(shí)，摩擦力矩又 略有增加或保持不變。在條件相同情 Fc = f普通的現(xiàn)象，情況卻十分復(fù)雜。其控制特性與被 控對象相聯(lián)系的動力學(xué)特性關(guān)系極大。 h = 3600 J 功 率 P kg m W m = N m2 力 F kg N 1 kg = N 力 矩 M或 T kg s2 = kg cm cm2 = 107 N cm2 N國內(nèi)有些產(chǎn)品銘 牌數(shù)據(jù)仍沿用工程單位制。 動態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算則是在此基礎(chǔ)上使系統(tǒng)達(dá)到要求的動態(tài)性能。 ? 伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)目的 確定系統(tǒng)的基本不變部分的結(jié)構(gòu)，穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的結(jié)果確定了系 統(tǒng)的控制能力。 ? 工程定量計(jì)算的計(jì)量單位 我國計(jì)量管理規(guī)定一律采用國際單位制 (SI)。 m2 g m2 1 g s2 g m s2= 105kg m 1 kg m 功 (能 ) W kg m = J 1 W 掌握了一般性研究方法后，需對負(fù)載作定量分析，根據(jù)對 一、系統(tǒng)典型負(fù)載分析 隨動系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)一般來說都是由執(zhí)行電動機(jī) (或液 壓、氣動馬達(dá) )帶動被控對象做機(jī)械運(yùn)動。 在任何機(jī)械傳動系統(tǒng)中，每一對相對運(yùn)動物體的接觸表面之間 都存在著摩擦。 以接觸表面之間的潤滑條件來看，有干摩擦、粘性摩擦 (或稱濕 摩擦 )和介于兩者之間的邊界摩擦 (俗稱半干摩擦 )。 輸出軸上承受的摩擦力矩是由系統(tǒng)整個(gè)機(jī)械傳動各部分的摩擦 作用綜合的結(jié)果。當(dāng)要求低速 跟蹤時(shí)，由于摩擦負(fù)載在低速區(qū)有 dMc/dΩ0，系統(tǒng)將出現(xiàn)的低