【正文】 在矛盾，一方面，當(dāng)系統(tǒng)時間常數(shù)愈大，則輸出響應(yīng)的最大動態(tài)降落愈小，而恢復(fù)時間越長，反之，時間常數(shù)愈小，動態(tài)降落越大，但恢復(fù)時間短；另一方面，伺服系統(tǒng)在給定輸入作用下輸出響應(yīng)超調(diào)量越大，上升時間越短，則它的抗干擾性能就越好，而超調(diào)量較小、上升時間較長的系統(tǒng)，恢復(fù)時間就長。這就是跟蹤性能與抗干擾性能之間存在一定的制約和矛盾的地方，也是閉環(huán)控制系統(tǒng)固有的局限性。 107 什么是 PID 在過程控制中，按偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）進(jìn)行控制的 PID控制器（亦稱 PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象： “一階滯后＋純滯后 ”與 “二階滯后＋純滯后 ”的控制對象， PID控制器是一種最優(yōu)控制。 PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活（ PI、 PD、 … ）。108 PID是比例、積分、微分的縮寫，將偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）通過線性組合構(gòu)成控制量，用這一控制量對被控對象進(jìn)行控制，這樣的控制器稱 PID控制器。 什么是 PID109 若調(diào)節(jié)器同時包含比例、積分、微分三種作用組合起來，則形成 PID調(diào)節(jié)器。理想的 PID微分方程為：110 伺服電機(jī) 伺服電動機(jī) 為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分，是速 度和軌跡控制的執(zhí)行元件。 數(shù)控機(jī)床中常用的伺服電機(jī) ： 直流伺服電機(jī)（調(diào)速性能良好） 交流伺服電機(jī)（主要使用的電機(jī)） 步進(jìn)電機(jī)（適于輕載、負(fù)荷變動不大） 直線電機(jī)（高速、高精度） 111無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)無刷直流電動機(jī)結(jié)構(gòu) (a) 結(jié)構(gòu)示意圖 (b) 定轉(zhuǎn)子實(shí)際結(jié)構(gòu) 112傳感器： H1=1 H2=0 H3=1導(dǎo)通相： B無刷直流電機(jī)113傳感器： H1=1 H2=0 H3=0導(dǎo)通相： B 114傳感器： H1=1 H2=1 H3=0導(dǎo)通相： C 115傳感器： H1=0 H2=1 H3=0導(dǎo)通相： C 116傳感器： H1=0 H2=1 H3=1導(dǎo)通相： A117傳感器： H1=0 H2=0 H3=1導(dǎo)通相： A 118傳感器： H1=1 H2=0 H3=1導(dǎo)通相： B 119⑴ 靜態(tài)特性 電磁轉(zhuǎn)矩由下式表示 : KT:轉(zhuǎn)矩常數(shù)； Φ :磁場磁通； Ia:電樞電流； TM :電磁轉(zhuǎn)矩。 電樞回路的電壓平衡方程式為 : Ua:電樞上的外加電壓； Ra:電樞電阻； Ea:電樞反電勢。 電樞反電勢與轉(zhuǎn)速之間有以下關(guān)系： Ke:電勢常數(shù)； ω :電機(jī)轉(zhuǎn)速（角速度）。 根據(jù)以上各式可以求得 直流電機(jī)的工作特性 120ωO當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 0時，理想空載轉(zhuǎn)速為：當(dāng)轉(zhuǎn)速為 0時，啟動轉(zhuǎn)矩為： 當(dāng)電機(jī)帶動一負(fù)載 TL時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速的差為：121動態(tài)特性直流電機(jī)的動態(tài)力矩平衡方程式為 式中 TM ─ 電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩； TL ─ 折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩； ω ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度； J ─ 電機(jī)轉(zhuǎn)子上總轉(zhuǎn)動慣量； t ─ 時間自變量。 122流伺服電機(jī)的性能特點(diǎn) 1) 低轉(zhuǎn)速大慣量 2) 轉(zhuǎn)矩大 3) 起動力矩大 4) 調(diào) 速泛 圍 大，低速運(yùn)行平穩(wěn)，力矩波動小永磁直流伺服電機(jī)性能用特性曲線和數(shù)據(jù)表描述 1) 轉(zhuǎn)矩 速度特性曲線 （ 工作曲線） 2) 負(fù)載 工作周期曲線 過載倍數(shù) Tmd，負(fù)載工作周期比 d。 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時間常數(shù)、轉(zhuǎn)動慣量等等。 123定義 以交流（直流）電動機(jī)為動力拖動各種生產(chǎn)機(jī)械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流） 電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng)構(gòu)成中間傳動機(jī)構(gòu)交流電源輸入終端機(jī)械交流電機(jī)直流調(diào)速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等 風(fēng)機(jī)、泵等直流電機(jī)交流調(diào)速裝置交流輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器 124直流電機(jī)調(diào)速器 125變頻器 變頻器是交流電氣傳動系統(tǒng)的一種 ,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡稱 VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）變頻器的控制對象 三相交流異步電機(jī)和三相交流同步電機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)適配電機(jī)極數(shù)是 2/4極序號 優(yōu)點(diǎn)1 平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機(jī)安全2 在機(jī)械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度3 無級調(diào)速，調(diào)速精度大大提高4 電機(jī)正反向無需通過接觸器切換5 非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制變頻調(diào)速的優(yōu)勢（與其它交流電機(jī)調(diào)速方式對比）126變頻調(diào)速的發(fā)展歷程電機(jī)控制算法功率半導(dǎo)體技術(shù)V/F控制SCR GTR矢量控制IGBT計算機(jī)技術(shù)單片機(jī)DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩陣式變頻器大功率傳動使用變頻器，體積大，價格高未來發(fā)展方向完美無諧波PWM技術(shù) SPWM技術(shù)PWM優(yōu)化新一代開關(guān)技術(shù)無速度矢量控制電流矢量 V/F70年代 80年代60年代 90年代高速 DSP專用芯片00年代超靜音變頻器開始流行解決了 GTR噪聲問題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率PWM技術(shù) 空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小，開始在中小功率電機(jī)上使用127～ 整流部分 儲能環(huán)節(jié) 逆變部分 M控制系統(tǒng)交流交流低壓交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖直流 直流 交流整流器：將交流電變換成直流的電力電子裝置，其輸入電壓為正弦波，輸入電流非 正弦，帶有豐富的諧波逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電力電子裝置，其輸出電壓為非正弦波，輸出電 流近似正弦128SPWM調(diào)制載波PWM（ Pulse Width Moduration）調(diào)制l PWM調(diào)制是：利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷把直流電壓調(diào)制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。l SPWM調(diào)制是：采用三角波和正弦波相交獲得的 PWM波形直接控制各個開關(guān)可以得 到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓電壓，能獲 得理想的控制效果：輸出電流近似正弦l 載波頻率必須高，才能保證調(diào)制后得到的波形與調(diào)制前效果相同l GTR變頻器由于開關(guān)頻率太低，電機(jī)噪聲較大， IGBT有效的解決了這個問題129交流調(diào)速的控制核心是： 只有保持電機(jī)磁通恒定才能保證電機(jī)出力，才能獲得理想的調(diào)速效果V/F控制 －－－－簡單實(shí)用，性能一般，使用最為廣泛l 只要保證輸出電壓和輸出頻率恒定就能近似保持磁通保持恒定 例 : 對于 380V 50Hz電機(jī)，當(dāng)運(yùn)行頻率為 40HZ時，要保持 V/F 恒定，則 40HZ時電機(jī)的供電電壓 :380 （ 40/50)＝ 304Vl 低頻時，定子阻抗壓降會導(dǎo)致磁通下降，需將輸出電壓適當(dāng)提高矢量控制 －－－性能優(yōu)良，可以與直流調(diào)速媲美，技術(shù)成熟較晚l 模仿直流電機(jī)的控制方法，采用矢量坐標(biāo)變換來實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)定子勵磁電 流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的解耦控制，保持電機(jī)磁通的恒定，進(jìn)而達(dá)到良好的 轉(zhuǎn)矩控制性能，實(shí)現(xiàn)高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復(fù)雜，直到 90代計算 機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展才真正大范圍使用130控制算法項目 通用變頻器 高性能變頻器控制算法 V/F控制＋轉(zhuǎn)矩提升同步機(jī)異步機(jī)控制算法基本相同開環(huán)矢量控制（無速度傳感器矢量控制）閉環(huán)矢量控制（有速度傳感器矢量控制）異步機(jī)和同步機(jī)需要不同的控制算法調(diào)速范圍 1:40 1:100（開環(huán)矢量 ),1:1000(閉環(huán)矢量 )啟動轉(zhuǎn)矩 無要求 180% （開環(huán)矢量 )，200% 0速 (閉環(huán)矢量 )穩(wěn)速精度 與轉(zhuǎn)差有關(guān)（ 23%) %(開環(huán)矢量 )， %(閉環(huán)矢量 )轉(zhuǎn)矩控制 無 有控制算法 簡單 復(fù)雜電機(jī)參數(shù)不依賴電機(jī)參數(shù)，支持同時驅(qū)動不同類型不同功率的電機(jī)電機(jī)參數(shù)對控制性能的影響較大，一般只能驅(qū)動一臺電機(jī) 131主回路接口控制回路接口模擬量輸入模擬量輸出通訊接口控制回路接口開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出編碼器接口132接口類型 主要特點(diǎn) 主要功能開關(guān)量輸入 無源輸入，一般由變頻器內(nèi)部 24V供電， 啟 /停變頻器，接收編碼器信號、多段速、外部故障等信號或指令開關(guān)量輸出 集電極開路輸出、繼電器輸出 變頻器故障、就緒、達(dá)速等，參與外部控制模擬量輸入 010V/420mA 頻率給定 /PID給定、反饋，接收來自外部的給定或控制模擬量輸出 010V/420mA 運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流的輸出，用于外界顯示儀表和外部設(shè)備控制脈沖輸出 PWM波輸出 功能同模擬量輸出（只有個別變頻器提供）通訊口 RS485/RS232 組網(wǎng)控制以上端子均可自由編程 133謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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