【正文】 在矛盾，一方面，當系統時間常數愈大，則輸出響應的最大動態(tài)降落愈小，而恢復時間越長，反之，時間常數愈小，動態(tài)降落越大，但恢復時間短；另一方面，伺服系統在給定輸入作用下輸出響應超調量越大，上升時間越短，則它的抗干擾性能就越好，而超調量較小、上升時間較長的系統，恢復時間就長。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）進行控制的 PID控制器（亦稱 PID調節(jié)器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優(yōu)點；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調節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統動態(tài)品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（ 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）通過線性組合構成控制量，用這一控制量對被控對象進行控制，這樣的控制器稱 PID控制器。 什么是 PID109 若調節(jié)器同時包含比例、積分、微分三種作用組合起來，則形成 PID調節(jié)器。理想的 PID微分方程為：110 伺服電機 伺服電動機 為數控伺服系統的重要組成部分，是速 度和軌跡控制的執(zhí)行元件。 數控機床中常用的伺服電機 ： 直流伺服電機（調速性能良好） 交流伺服電機（主要使用的電機） 步進電機（適于輕載、負荷變動不大） 直線電機（高速、高精度） 111無刷直流電動機結構無刷直流電動機結構 (a) 結構示意圖 (b) 定轉子實際結構 112傳感器： H1=1 H2=0 H3=1導通相： B無刷直流電機113傳感器： H1=1 H2=0 H3=0導通相： B 114傳感器： H1=1 H2=1 H3=0導通相： C 115傳感器： H1=0 H2=1 H3=0導通相： C 116傳感器： H1=0 H2=1 H3=1導通相： A117傳感器： H1=0 H2=0 H3=1導通相： A 118傳感器： H1=1 H2=0 H3=1導通相： B 119⑴ 靜態(tài)特性 電磁轉矩由下式表示 : KT:轉矩常數； Φ :磁場磁通； Ia:電樞電流； TM :電磁轉矩。 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。 電樞反電勢與轉速之間有以下關系： Ke:電勢常數； ω :電機轉速（角速度）。 根據以上各式可以求得 直流電機的工作特性 120ωO當負載轉矩為 0時，理想空載轉速為：當轉速為 0時，啟動轉矩為： 當電機帶動一負載 TL時，電機轉速與理想空載轉速的差為：121動態(tài)特性直流電機的動態(tài)力矩平衡方程式為 式中 TM ─ 電機電磁轉矩； TL ─ 折算到電機軸上的負載轉矩； ω ─ 電機轉子角速度； J ─ 電機轉子上總轉動慣量； t ─ 時間自變量。 122流伺服電機的性能特點 1) 低轉速大慣量 2) 轉矩大 3) 起動力矩大 4) 調 速泛 圍 大，低速運行平穩(wěn)，力矩波動小永磁直流伺服電機性能用特性曲線和數據表描述 1) 轉矩 速度特性曲線 （ 工作曲線） 2) 負載 工作周期曲線 過載倍數 Tmd，負載工作周期比 d。 3) 數據表： N、 T、 時間常數、轉動慣量等等。 123定義 以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統我們稱之為交流（直流） 電氣傳動系統，也稱交流（直流）電氣拖動系統構成中間傳動機構交流電源輸入終端機械交流電機直流調速裝置直流輸出皮帶輪、齒輪箱等 風機、泵等直流電機交流調速裝置交流輸出執(zhí)行機構變頻器 124直流電機調速器 125變頻器 變頻器是交流電氣傳動系統的一種 ,是將交流工頻電源轉換成電壓、頻率均可 變的適合交流電機調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 三相交流異步電機和三相交流同步電機，標準適配電機極數是 2/4極序號 優(yōu)點1 平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全2 在機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 無級調速，調速精度大大提高4 電機正反向無需通過接觸器切換5 非常方便接入通訊網絡控制，實現生產自動化控制變頻調速的優(yōu)勢（與其它交流電機調速方式對比）126變頻調速的發(fā)展歷程電機控制算法功率半導體技術V/F控制SCR GTR矢量控制IGBT計算機技術單片機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 SPWM技術PWM優(yōu)化新一代開關技術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 更高開關頻率PWM技術 空間電壓矢量調制技術變頻器體積縮小，開始在中小功率電機上使用127～ 整流部分 儲能環(huán)節(jié) 逆變部分 M控制系統交流交流低壓交直交通用變頻器系統框圖直流 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調制載波PWM（ Pulse Width Moduration）調制l PWM調制是：利用半導體開關器件的導通和關斷把直流電壓調制成電壓可變、頻 率可變的電壓脈沖列。l SPWM調制是：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，才能保證調制后得到的波形與調制前效果相同l GTR變頻器由于開關頻率太低，電機噪聲較大， IGBT有效的解決了這個問題129交流調速的控制核心是： 只有保持電機磁通恒定才能保證電機出力，才能獲得理想的調速效果V/F控制 －－－－簡單實用，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，當運行頻率為 40HZ時，要保持 V/F 恒定，則 40HZ時電機的供電電壓 :380 （ 40/50)＝ 304Vl 低頻時，定子阻抗壓降會導致磁通下降，需將輸出電壓適當提高矢量控制 －－－性能優(yōu)良，可以與直流調速媲美，技術成熟較晚l 模仿直流電機的控制方法，采用矢量坐標變換來實現對異步電機定子勵磁電 流分量和轉矩電流分量的解耦控制，保持電機磁通的恒定，進而達到良好的 轉矩控制性能，實現高性能控制。性能優(yōu)良，控制相同復雜，直到 90代計算 機技術迅速發(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＋轉矩提升同步機異步機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）異步機和同步機需要不同的控制算法調速范圍 1:40 1:100（開環(huán)矢量 ),1:1000(閉環(huán)矢量 )啟動轉矩 無要求 180% （開環(huán)矢量 )，200% 0速 (閉環(huán)矢量 )穩(wěn)速精度 與轉差有關（ 23%) %(開環(huán)矢量 )， %(閉環(huán)矢量 )轉矩控制 無 有控制算法 簡單 復雜電機參數不依賴電機參數，支持同時驅動不同類型不同功率的電機電機參數對控制性能的影響較大，一般只能驅動一臺電機 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量輸入開關量輸出編碼器接口132接口類型 主要特點 主要功能開關量輸入 無源輸入，一般由變頻器內部 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量輸出 集電極開路輸出、繼電器輸出 變頻器故障、就緒、達速等，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 運行頻率、運行電流的輸出，用于外界顯示儀表和外部設備控制脈沖輸出 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. BY FAITH I BY FAITH