位置隨動系統(tǒng)課程設計-文庫吧資料
2025-01-22 10:07本頁面
【正文】 （27）8．伺服電機（SM）基于本次設計的大功率隨動系統(tǒng)選擇永磁式直流伺服電機，即直流他勵電動機，型號為Z221，銘牌參數。傳遞函數為 （45）6．轉速調節(jié)器（ASR）按工程設計法選擇典型I型系統(tǒng)，選用PI調節(jié)器。采用PWM的調速系統(tǒng)發(fā)展越來越成熟，用途也很廣，與單純的晶閘管調速系統(tǒng)相比有很多優(yōu)點1）主電路線路簡單，需用的功率器件少；2）開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較??；3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍寬，可達1:10000左右；4）若與快速響應的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；5）功率開關器件工作在開關狀態(tài)，導通損耗小，當開關頻率適當時，開關損耗也不大，因而裝置效率較高；6）直流電源采用不控整流時，電網功率因數比相控整流器高。PWM變換器有可逆和不可逆兩類，可逆變換器又有雙極式、單極式和受限單極式等。這個簡單的函數關系也不會在數學模型中出現(xiàn)。放大器必須具有鑒別電壓極性的能力，輸出的控制的電壓也是可逆的。3．電壓比較放大器（A）這是位置隨動系統(tǒng)所必須有的裝置。傳遞函數為式（42），是簡單的線性函數在數學模型將不會出現(xiàn)，但在計算穩(wěn)態(tài)誤差時將會用到自整角機的參數。本次模型中采用的自整角機的放大系數。整步繞組是三相繞組，一般為分布繞組，安置在定子上，它們被此在空間相隔，并接成Y形。它具有—個單相勵磁繞組和一個三相整步繞組，單相勵磁繞組安置在轉子上，通過兩個滑環(huán)引入交流勵磁電流，勵磁磁極通常做成隱極式。下面簡單分析本次設計使用的控制式自整角機的工作原理和使用。力矩式自整角機可以不經中間放大環(huán)節(jié)，直接傳遞轉角信息，一般用于微功率同步旋轉系統(tǒng)。與指令軸相聯(lián)的自整角機稱為發(fā)送機，與執(zhí)行軸相聯(lián)的稱作接收機。本次設計采用的位置傳感器是自整角機?？梢越茷橐浑A慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數為 （21） 2．位置傳感器 模擬隨動系統(tǒng)的位置傳感器如前所述，大體可以分為兩種，電位器和基于電磁感應原理的位置傳感器。三環(huán)相制約，使控制達到極其完美的地步。在位置、轉速 、電流三環(huán)系統(tǒng)中，位置調節(jié)器的輸出是轉速調節(jié)器的輸入，速度調節(jié)器是電流調節(jié)器的輸入，電流調節(jié)器的輸出直接控制功率變換單元，也就是脈寬調制系統(tǒng)。位置環(huán)的截止頻率被限制的太低，會影響系統(tǒng)的快速性，因為這類三環(huán)控制的位置隨動系統(tǒng)只適用于對快速跟隨性能要求不高的場合，例如點位控制的機床隨動系統(tǒng)。這是因為設計每個環(huán)節(jié)時，都要將內環(huán)等效成其中的一個環(huán)節(jié)，而這種等效環(huán)節(jié)傳遞函數之所以能夠成立，是以外環(huán)的截止頻率遠遠低于內環(huán)為前提的。同時每個環(huán)節(jié)都有自己的控制對象，分工明確，易于調整。逐環(huán)設計可以使每個控制環(huán)都是穩(wěn)定的，從而保證整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。按此規(guī)律，對于如圖12所示的三環(huán)位置隨動系統(tǒng)，應首先設計電流調節(jié)器ACR，然后將電流環(huán)簡化成轉速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，和其它環(huán)節(jié)一起構成轉速調節(jié)器ASR的控制對象，再設計ASR。位置、轉速、電流三個閉環(huán)都畫成單位反饋，反饋系數都已計入各調節(jié)器的比例系數中去。在設計調節(jié)器時，轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器可按原雙閉環(huán)系統(tǒng)的設計和整定方法來解決。三環(huán)的調節(jié)器分別稱為位置調節(jié)器（APR）、轉速調節(jié)器（ASR）、電流調節(jié)器（ACR）。多環(huán)系統(tǒng)還包括只有位置環(huán)、電流環(huán)，沒有轉速環(huán)；或是只有位置環(huán)、轉速環(huán)，沒有電流環(huán)，其實同三環(huán)系統(tǒng)大同小異，分析和設計方法相同。對于模擬隨動系統(tǒng)可按閉環(huán)系統(tǒng)分為三類。數字式隨動系統(tǒng)又可分為數字相位隨動系統(tǒng)和數字脈沖隨動系統(tǒng)。磁性編碼器也可以做成增量式或絕對值式，在數字隨動系統(tǒng)中有很好的應用前景。4．磁性編碼器和光電編碼器一樣，磁性編碼器也是由位移量變換成數字式電脈沖信號的傳感器，近年來發(fā)展相當迅速，已有磁敏電阻式、勵磁磁環(huán)式、霍耳元件式等多種類型。絕對值式編碼器的碼盤又分為二進制碼盤和循環(huán)碼碼盤兩種。碼道的道數與二進制的位數相同，有固定的零點，每個位置對應著距零點不同位置的絕對值。通過信號處理電路和可逆計數器可以輸出位置增量信號，再經過測速算法，可以給出轉速信號；2）絕對值式編碼器。1）增量式編碼器。碼盤一般為圓形，由電動機帶動旋轉，也有用直線形的，由電動機構傳動。2．基于電磁感應原理的位置傳感器屬于這一類的位置傳感器有自整角機、旋轉變壓器、感應同步器等，是應用比較廣泛的模擬式位置傳感器，可靠性和精度都較好。位置傳感器將具體的直線或角位移轉換成模擬的或數字的電量，再通過信號處理電路或算法，形成與控制器輸入量相匹配的位置誤差信號。以上五個部分是各種位置隨動系統(tǒng)都有的，在不同情況下，由于具體條件和性能要求的不同，所采用的具體元件、裝置和控制方案可能有較大的差異。5．減速器與負載 在一般情況下負載的轉速是很低的，在電機與負載之間必須設有傳動比為的減速器。4．伺服電機（SM） 在小功率直流隨動系統(tǒng)中多用永磁式直流伺服電機，在不同情況下也可采用其它直流或交流伺服電機。在小功率直流隨動系統(tǒng)中多用PMOSFET或IGBT橋式PWM變換器。輸出的控制電壓也是可逆的。2．電壓比較放大器（A） 兩個電位器輸出的電壓信號和在放大器A中
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