[工學]伺服系統(tǒng)設計課件伺服系統(tǒng)設計ch-資料下載頁
2025-10-09 23:46本頁面
【正文】 將驅使伺服系統(tǒng)朝“智能化”方向發(fā)展，賦予人工智能特性的伺服系統(tǒng)以及智能控制器必將獲得廣泛應用。 伺服系統(tǒng)的組成 例：仿型銑床隨動系統(tǒng) r(t)為模桿的位移， c(t)是銑刀桿的位移。希望銑刀的運動 c(t)完全復現(xiàn)模桿的運動 r(t)。使得加工出來的零件尺寸和模型一樣。 模 型零 件減 速 器 電 動 機信 號放 大功 率放 大r ( t )c ( t )R 1R 2Ee ( t )電位計調節(jié)器放大器功 率放 大執(zhí) 行電 機減速器對象r ( t )_c ( t )? 組成伺服系統(tǒng)按職能可分為以下六個部分 其職能是檢測被控制的物理量，在隨 動系統(tǒng)中被測量是角度或位移，而在速度控制系統(tǒng) 中被測量是轉速或角速度。 其職能是給出與期望的被控量相對應 的系統(tǒng)輸出量 其職能是把測量元件檢測的被控量實 際值與給定元件給出的參考量進行比較，求出它們 之間的偏差。 其職能是將比較元件給出的偏差信號進 行放大，用來推動執(zhí)行元件控制被控對象。 電壓偏差信號，可用電子管、晶體管、集成電路、晶閘管等組 成的電壓放大級和功率放大級加以放大。 其職能是直接推動被控對象。 用來作為執(zhí)行元件的有閥、電動機、液壓馬達等。 整的元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改 善系統(tǒng)的動態(tài)性能，減小或消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 最簡單的校正元件是由電阻、電容組成的無源或有源網(wǎng)絡，復 伺服系統(tǒng)技術指標 每個科研項目，都必須有“設計任務書”或“技術規(guī) 格書”，按要求完成設計與實現(xiàn) 給出兩類典型系統(tǒng)的技術基本要求 ? 調速系統(tǒng)的技術基本要求 ? 伺服系統(tǒng)的技術基本要求 ?調速系統(tǒng)的技術基本要求 調速范圍 D=nmax/nmin 連續(xù)性和平滑性要求 在 D的范圍內，有級還是無級，可逆還是不可逆 對動態(tài)性能 階躍信號作用下，時域指標： ζ%、 ts、 N 正弦信號作用下，閉環(huán)頻域指標： Mr、 ωb 正弦信號作用下，開環(huán)頻域指標： ωc、 γ 靜差率 δ或轉速降 Δn(或 ΔΩ， Δv) Δn=n０ nR (或 ΔΩ=Ω０ ΩR) δ = Δn/ n０ n０ 理想空載轉速， nR 滿載轉速 負載擾動作用下系統(tǒng)的響應 負載擾動對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響是調速系統(tǒng)的重要 技術指標之一 衡量抗擾能力一般取大轉速降 (升 )Δnmax與響應時 間 tsf來度量 元件參數(shù)變化的敏感性要求 指控制系統(tǒng)本身各項元件參數(shù)的變化所引起的誤差。通 常如不提出要求，則應包含在系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性要求之內 系統(tǒng)工作制 有長期連續(xù)運行、間歇循環(huán)運行和短時間運行之分，可 靠性、壽命要求 環(huán)境要求 溫度、濕度、三防 (防水、防腐、防輻射 )、抗振動、 抗沖擊 外形要求 體積、重量、結構外形、安裝特點 其他要求 成本、元件通用性、標準化程度、能源利用率、維護 使用、電源 ? 伺服系統(tǒng)的技術基本要求 系統(tǒng)靜態(tài)誤差 e０ (簡稱系統(tǒng)靜差 ) 通常指系統(tǒng)輸入指令為常值時，輸入與輸出之間的誤差。 位置控制系統(tǒng)一般設計成無靜差系統(tǒng)。 理論上系統(tǒng)靜止協(xié)調時沒有位置誤差。實際上，系統(tǒng)的測 量元件 (亦稱敏感元件 ) 分辨率有限，系統(tǒng)輸出端承受干摩擦 造成死區(qū)，均可造成系統(tǒng)靜誤差。 速度誤差 ev、正弦跟蹤誤差 esin、最大跟蹤誤差 em 當位置控制系統(tǒng)處于等速跟蹤狀態(tài)時，系統(tǒng)輸出軸與輸入 軸之間瞬時位置誤差 (角度或角位移 )，稱為速度誤差 ev。 當系統(tǒng)作正弦擺動跟蹤時，輸出軸與輸入軸之間瞬時誤差 的振幅值稱為正弦跟蹤誤差 esin。 輸出軸在一定速度、加速度范圍內追隨輸入軸，同一時刻 兩軸的最大差值。 最大跟蹤角速度 Ωmax、最低跟蹤角速度 Ωmin 最大跟蹤角速度是指系統(tǒng)跟蹤誤差不超過允許值時 所達到穩(wěn)定運行的最大輸出角速度。 最低跟蹤角速度是指系統(tǒng)控制對象作勻速跟蹤時所 能達到最低平穩(wěn)角速度。 最大跟蹤角加速度 εmax， (線加速度 amax) 系統(tǒng)跟蹤誤差不超過允許值時，系統(tǒng)輸出軸所能達 到的最大角加速度。 最大角速度 Ωlmax、最大角加速度 εlmax 在不考慮精度的情況下，系統(tǒng)能達到的極限角速度和極限 角加速度 速度品質系數(shù) Kv和加速度品質系數(shù) Kα 速度品質系數(shù)是指輸入斜坡信號時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出角度 Ω０ (或線速度 v0)與速度誤差 ev的比值： Kv=Ω０ /ev 加速度品質系數(shù) Ka是以拋物線函數(shù)信號 (等加速度信號 )輸 入時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)角加速度 ε0(或線加速度 a0)與其對應的系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)誤差 ea的比值： Kα=ε０ /eα 振蕩指標 Mr和頻帶寬度 ωb 隨動系統(tǒng)閉環(huán)幅頻特性 A(ω)的最大值 A(ωr)與 A(0)(由 于隨動系統(tǒng)為無靜差系統(tǒng)，故 A(0)=1)的比值，稱之為振 蕩指標 Mr。 當閉環(huán)幅頻特性 A(ωb)=，所對應的角頻率 ωb， 稱之為系統(tǒng)的帶寬。 系統(tǒng)對階躍信號輸入的響應特性 當系統(tǒng)處于靜止協(xié)調狀態(tài) (零初始狀態(tài) )下，輸入階躍信 號時，系統(tǒng)的最大允許超調量 ζ%、過渡過程時間 ts和振蕩 次數(shù) N均應有具體限制。 開環(huán)頻率特性指標 剪切頻率 ωc、 相角裕度 γ、 幅值裕度 Kg 等速跟蹤狀態(tài)下，負載擾動引起的系統(tǒng) 響應特性 系統(tǒng)作等速跟蹤時，負載擾動 (階躍或脈沖擾動 ) 所造成系統(tǒng)最大瞬時誤差 emf和過渡過程時間 tsf均應 有具體要求。 伺服系統(tǒng)設計內容與步驟 系統(tǒng)的設計工作大體上歸納為以下四個方面 系統(tǒng)方案的制訂與穩(wěn)態(tài)設計 ? 根據(jù)技術、市場情況，制訂出系統(tǒng)的設計方案。 ? 結合設計技術要求，制訂系統(tǒng)線路方案，進行穩(wěn)態(tài)設計 （主要元器件計算與選擇：執(zhí)行元件、功率放大器、敏感元件、傳動裝置、接口方式、系統(tǒng)控制方式、計算機選型、主干線路、 輔助線路、電源型式、匹配關系等） 建立系統(tǒng)的數(shù)學模型 ? 盡量反映實際，不宜復雜 ? 基本方法 : 原理推導、 實驗數(shù)據(jù)建模 、辨識 系統(tǒng)動態(tài)分析綜合 ? 動態(tài)分析和綜合是為了研究系統(tǒng)的動態(tài)品質，決定校正裝置的形式和參數(shù)以及考慮提高動態(tài)品質的其它措施。使得系統(tǒng)的動態(tài)性能符合設計指標 ? 要檢驗校正后系統(tǒng)的動態(tài)品質，必要時進行仿真 模擬試驗 ? 樣機試制之前初步檢驗一下設計計算的正確與否 ?
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