機械工程中的常用自動控制系統(tǒng)(ppt54頁)-資料下載頁
2025-02-05 12:18本頁面
【正文】 比，比例系數(shù) Kf =Kp。 ? 電壓 ub需要經(jīng)過反饋與 ua進行比較（相減），產(chǎn)生偏差電壓為 Δu=uaub。 ? 控制器 以一定的規(guī)則使 Δu快速地趨近于零，即使工作臺快速、準確地到達指定位置。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 可由比較放大器得到 Δu ，并將偏差信號加以放大。比較放大器可由高阻抗差動運算電路實現(xiàn)。 ? 此比較放大器的輸入為 給定電位器輸出 ua和 檢測電位器輸出 ub， 其輸出為 其中 Kq為比較放大器的 增益 uKuuKu ???? qbaqob )(???????????WWF2F1fFq 39。1 RRRRRRK 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 當 x和 xi有偏差時，該偏差電壓 Δu在比較放大器中被放大成 KqΔu 。 ? KqΔu進入控制器，通過控制器處理后的信號經(jīng)功率放大器放大驅動直流伺服電動機轉動，電動機通過減速器和滾珠絲杠驅動工作臺向給定位置 xi運動。 ? 隨著 x與 xi偏差的減小， Δu的絕對值也逐漸減小。當 x與 xi相等時， Δu為零，伺服電動機停止轉動。 ? 當 x和 xi相等時，沒有 Δu ，也就沒有電壓和電流輸入電動機，工作臺不改變當前位置。 ? 當不斷改變 xi時，工作臺就不斷改變在機座上的位置，以保持 x = xi 的狀態(tài)。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 倒立振子／臺車控制系統(tǒng) ? 倒立擺系統(tǒng)是一個相當復雜的、高階次、多變量、非線性、強耦合、不確定的絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)。 ? 本例的單級倒立擺，采用計算機作為控制器，編碼器 2用來檢測振子傾斜角度和臺車位置，限位開關 2作為小車到達行程限制的急停信號，并在計算機上編寫一定的控制算法，通過控制小車的運動速度，改變小車和小車上的倒立擺之間的相對速度，使倒立擺維持在平衡狀態(tài)。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 右圖所示為振子和臺車控制系統(tǒng) 的結構和各環(huán)節(jié)間的信號傳遞。 ? 由計數(shù)電路將編碼器 2的脈沖 信號轉換成脈沖數(shù)，分別以 16位 的二進制數(shù)字信號直接輸入到 計算機中。 ? 將臺車急停的限位開關 2的開關信號作為計算機的中斷信號。 ? 計算機把使電動機產(chǎn)生所需轉矩的電樞電流指令值以12位數(shù)字信號輸出給由 D/A轉換器和電流反饋電路組成的電機驅動電路，使直流電動機產(chǎn)生與電流指令值成比例的轉矩，最終使倒立振子／臺車系統(tǒng)在一定的算法控制下達到穩(wěn)定狀態(tài)。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 作為控制器的計算機的主要工作包括： ? 在每個采樣周期，把計數(shù)器輸入的表示振子傾斜角度和臺車位置的二進制數(shù)據(jù)采入； ? 與上一周期的數(shù)據(jù)比較，求得振子角速度和臺車速度的近似值； ? 根據(jù)以上信息計算直流電動機電樞電流的指令值； ? 將該指令值以 12位數(shù)據(jù)方式輸出至電動機驅動電路； ? 當臺車觸發(fā)軌道兩端附近的限位開關產(chǎn)生中斷信號時，將直流電動機電樞電流的指令值設置為 0并輸出，瞬間停止電動機的轉動。 ? 此外， 還可以使用智能控制芯片來完成對倒立振子／臺車的控制。如前面介紹的 PFLC。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 關節(jié)型機械手 ? 實際應用中存在的大型運動控制裝置往往是具有多個控制軸的 ， 如平面 XY平臺 ， SCARA型機器人等 。 在這些多軸運動控制系統(tǒng)中存在多個運動控制軸的協(xié)調控制問題 。 ? 本例中的關節(jié)型機械手控制系統(tǒng) ， 可由 IPC主控制器加 DSP運動控制器構成 ， 并配以轉接板和各種傳感器 ，實現(xiàn)對機械手的精確控制 。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 選擇 IPC作為主控制器，其上運行機器人控制主程序，提供用戶界面接口并完成作業(yè)任務規(guī)劃、運動學正反解和坐標變換等，并采用 Windows操作系統(tǒng)作為上層軟件的開發(fā)平臺。 ? 采用 DSP高性能運動控制器作為底層控實時制器，運用一定的控制策略產(chǎn)生控制信號，并將其送入控制箱中的各個關節(jié)電機驅動器中，經(jīng)過運算放大后驅動機器人本體上的關節(jié)電機運動，完成關節(jié)電機的運動控制。 ? 采用交流伺服電動機驅動機械手各關節(jié)。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 本例中，由 ? 伺服驅動裝置接收速度控制信號，完成速度閉環(huán)控制； ? 運動控制器接受位置反饋信號，進行位置閉環(huán)控制，并向伺服驅動器輸出模擬電壓控制信號； ? IPC根據(jù)狀態(tài)反饋信號和控制目標按照一定的控制規(guī)則對運動控制起到指導和修正作用。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 本例中，采用 Ⅰ 型 PMACPC8軸運動控制卡，與 IPC以 ISA總線形式連接，并通過公共緩存區(qū) DPRAM（雙端口 RAM）提高數(shù)據(jù)交換速度。 ? PMAC可通過 JMACH口對各個伺服電機的狀態(tài)進行監(jiān)測和控制； ? 通過 JTHW口采集外部控制面板輸入； ? 通過 JOPTO口對電機的控制通道進行轉換； ? 通過 JS I/O口接收由 ACC34AA、 ACC28B采集的外部傳感器信號輸入； ? 并且可通過對在板跳線及 I變量的設置定義 PMAC的功能類型。 工程實例中的控制系統(tǒng)設計 ? 其中，可通過專用接口板實現(xiàn)匹配 PMAC的 JMACH接口與驅動器接口，及采集其它外部輸入輸出信號。 ? 這樣， 通過一步步地連接，我們便可以通過在 IPC簡單的用戶界面接口操作或編程，對多自由度機械手的各關節(jié)電機進行有效的控制，并最終控制機械手準確完成一定的控制目標。 演講完畢，謝謝觀看！
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