運動控制系統(tǒng)第七章新版(編輯修改稿)
2025-05-29 05:03 本頁面
【文章內容簡介】 分析兩種伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學模型，伺服系統(tǒng)控制對象包括伺服電機、驅動裝置和機械傳動機構。 直流伺服系統(tǒng)控制對象的數(shù)學模型 直流伺服電機的數(shù)學模型與調速電機無本質的區(qū)別，假定氣隙磁通恒定，則直流伺服電機的狀態(tài)方程為 01111dddLeULELILRdtdITJTJdtd???????????E感應電動勢， Te電磁轉矩，機械傳動機構的狀態(tài)方程為 ?eCE ???? ?dtd mdTe ICT ?cssdsd uTKUTdtdU ??? 00 1 cssdsddedldLdTmuTKUTdtdUULLCITdtdITJIJCdtddtd????????????0001111?????直流伺服系統(tǒng)控制對象結構圖 cu 1/1??sTRl Js1m??eTTC?dI s?1LT ?eC1?sTKss??0dU cu 1/1??sTRl Js1m??eTTC?dI s?1LT ?eC1?sTKss??0dU 交流伺服系統(tǒng) 控制對象的數(shù)學模型 用交流伺服電機作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行電機，稱作交流伺服系統(tǒng)。常用的交流伺服電機有三相異步電動機、永磁式同步電動機和磁阻式步進電動機等。無論是異步電動機，還是同步電動機，經(jīng)過矢量變換、磁鏈定向和電流閉環(huán)控制均可等效為電流控制的直流電動機，現(xiàn)以三相異步伺服電機為例分析之。 異步電動機按轉子磁鏈定向的數(shù)學模型為 sstsmstrsmrrsrrsmstssmstsmrsmrrsrrrsmsmsmrmrrrLprstrmpLuiiLLLRLRLLLdtdiLuiiLLLRLRTLLLdtdiiTLTdtdTJniJLLndtd???????????????????????????????1222122221采用轉子磁鏈閉環(huán)控制 ,且轉子磁鏈已達到穩(wěn)態(tài) ,則轉子磁鏈等于常數(shù)，并設電機極對數(shù) =1，則采用電流閉環(huán)控制后，并考慮轉角與轉速的關系，對象的數(shù)學模型為 *111stististLstTmiTiTdtdiTJiJCdtddtd?????????? 1. 單環(huán)位置伺服系統(tǒng) APR— 位置調節(jié)器 UPE— 驅動裝置 SM— 直流伺服電機 BQ— 位置傳感器 SMBQU P E?*m?A P Rm?電 流 截 至 反 饋i忽略負載轉矩，圖 75的直流伺服系統(tǒng)控制對象結構可簡化為圖 78，簡化的直流伺服系統(tǒng)控制對象傳遞函數(shù)為 )1)(1()/(12 ??? sTsTTsTsCmlmse?選用 PD調節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 （ 714） )1()( ?? sksW dAPR ??單位置環(huán)控制直流伺服系統(tǒng)結構圖 *du1/12 ?? sTsTTCmlmem?s?1?11?sT s 0dU?*m?A P R簡化后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) （ 716） )1)(1()( 2 ??? sTsTsKsWsO??系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)伯德圖見圖 用 Routh穩(wěn)定判據(jù)，可求得 系統(tǒng)穩(wěn)定， 1/ ?s?)(?LdecdB /20?decdB /40?decdB /60?c? sT121T22TT TTKss ??? 電流閉環(huán)控制具有抑制起、制動電流，加速電流的響應過程。對于交流伺服電機，電流閉環(huán)還具有改造對象，實現(xiàn)勵磁分量和轉矩分量的解耦，得到等效的直流電機模型。 因此，可以在電流閉環(huán)控制的基礎上，直接設計位置調節(jié)器，構成位置伺服系統(tǒng)，位置調節(jié)器的限幅是電流的最大值，圖 711為雙環(huán)位置伺服系統(tǒng)結構圖，圖中以直流伺服系統(tǒng)為例，對交流伺服系統(tǒng)也適用，對伺服電機和驅動裝置應作相應的改動。 雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) 圖 711 雙環(huán)位置伺服系統(tǒng) *dIdI SM? BQA C R U P E?*m?A P Rm?m?忽略負載轉矩，圖 76帶有電流閉環(huán)控制對象的傳遞函數(shù)
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