直流伺服系统设计.ppt

第五章 直流伺服系统设计 5.1 直流伺服系统的主要技术指标介绍 5.1.1 速度控制系统的主要技术要求 （1）被控对象的最高运行速度： 5.1.1 速度控制系统的主要技术要求 调压调速系统中，调速范围、静差率和额定速降的关系： 调速范围和静差率这两项指标并不是彼此孤立的，只有对两者同时提要求才有意义。一个调速系统的调速范围，是指在最低速时还能满足静差率要求的转速可调范围。脱离了对静差率的要求，任何调速系统都可以做到很高的调速范围；反之也一样，即脱离了调速范围，要满足给定的静差率也很容易。 5.1.1 速度控制系统的主要技术要求-举例 5.1.1 速度控制系统的主要技术要求 4.1 伺服系统的主要技术指标要求 5.1.2 位置控制系统的主要技术要求 5.1.2 位置控制系统的主要技术要求 （9）阶跃响应特性：超调量、过度过程时间、振荡次数。 （10）等速跟踪状态下，负载扰动所造成的最大瞬时误差和过渡过程时间。 （11）对系统工作制、MTBF、可靠性以及使用寿命等的要求。 （12）对环境、成本、通用性、标准化程度、效率、维护维修、结构尺寸以及安装条件等的要求。 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.2.1 直流伺服电动机的特点 良好的起、制动性能 调速范围宽 过载能力大 需要定期维护 5.2.2 直流伺服电动机的调速方法 可以看出，直流伺服电动机的调速方法可以有三种 (1) 电枢电压控制调速：电动机加以恒定激磁，调节电枢两端的电压。——平滑调速范围宽，应用广泛。 (2) 磁场控制调速：电枢加以恒定电压，改变激磁电压，即改变励磁磁通的方法实现调速。——控制功率小，但调速范围窄。有时用于在调压调速基础上，减小励磁磁通来进一步提高电动机转速，即所谓的弱磁控制。 (3) 改变电枢回路的总电阻实现调速。——只能有级调速 目前伺服系统中用的多为永磁直流伺服电动机，所以开环机械特性可以简化为： 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.2.3 双极式H桥功率变换器 5.2.3 双极式H桥功率变换器——特点 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 锯齿波脉宽调制器 数字式脉宽调制器 利用8位微处理器控制实现脉宽调制。两片74LS161组成一个1/256分频空转计数器。两片75LS85串联成一个8位电压比较器，将计数器的输出与微处理器的输出比较。 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.2 直流伺服电动机的PWM调速原理 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.1 开环调速系统的性能和存在问题 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.2 闭环调速系统的组成及其静特性 5.3.2 闭环调速系统的组成及其静特性 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.3 开环机械特性和闭环静特性的比较 5.3.3 开环机械特性和闭环静特性的比较 5.3.3 开环机械特性和闭环静特性的比较 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.4 反馈控制规律 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.5 反馈控制调速系统的主要部件和稳态参数计算 5.3.5 反馈控制调速系统的主要部件和稳态参数计算 稳态参数计算举例： 稳态参数计算举例： 5.3 转速闭环直流调速系统的稳态设计 5.3.6 限流保护——电流截止负反馈 5.3.6 限流保护——电流截止负反馈 5.3.6 限流保护——电流截止负反馈 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4.1 反馈控制闭环调速系统的动态数学模型 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 电枢回路电压平衡方程 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4.1 反馈控制闭环调速系统的动态数学模型 5.4.1 反馈控制闭环调速系统的动态数学模型 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4.2 稳定条件 5.4.2 稳定条件——举例 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4.3 动态校正——PI调节器的设计 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 (1) 串联校正：将校正装置串联在系统的前向通道中来改善系统性能的校正方法。由运算放大器组成一定的有源校正网络，传递函数相乘，处理方便，在机电控制系统中应用最多。 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 5.4 转速闭环直流调速系统的动态校正 (2) 并联校正：校正网络与前向通道中的环节顺向并联，其作用于串