青岛科技大学 运动控制课件 第1章.ppt

运动控制系统 Motion Control Systems 第1章 绪论(Introduction) 运动控制系统及其组成 运动控制系统的历史、发展及应用 运动控制系统的转矩控制规律 生产机械的负载转矩特性 自动控制系统 自动控制系统（automatic control systems）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。 自动控制系统按被控对象的工艺过程分类 电力拖动 在自动控制系统中，对生产机械的控制是相当普遍的，如各类机器人、自动装配生产线、各种加工机床、电动机车、磁悬浮、纺织机、起重机、水泵等。这些设备都需要对机械装置的运动速度或位移进行控制。 电力拖动 交叉综合学科 运动控制系统的种类 （1）按被控物理量分: 调速系统; 位置随动系统（伺服系统） （2）按驱动电机的类型分: 直流传动系统；交流传动系统 （3）按控制器的类型分: 模拟控制系统; 数字控制系统 （4）按控制原理的不同分： PID控制系统；自适应控制系统；智能控制系统等 二、运动控制系统的基本结构 运动控制系统的主要组成 控制器——按照给定值和实际运行的反馈值之差，调节控制量。 功率驱动装置——一方面按控制量的大小将电网中的电能作用于电动机上，调节电动机的转矩大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换成电动机所需的交流电或直流电。（功率变换；性质变换） 电动机——则按供电大小拖动生产机械运转。直流电动机、交流电动机。 信号检测与处理——反馈电压、电流、转速和位置等信号。 三、运动控制系统的历史、应用及发展趋势 例1 转盘速度控制 例5 灌装流水线速度控制 例6 电动汽车 3D打印机 3D 打印关键技术 3、发展趋势 高频化：在功率驱动装置中，低频的半控器件—晶闸管在中小功率范围将被高频的全控器件—P-MOSFET、IGBT等所代替，这样既可以提高系统性能，又可以改善电网的功率因数。 交流化：交流调速取代直流调速已成为一种不可逆转的趋势。 网络化：运动控制系统正在由简单的单机控制系统走向多机多种控制过程协调的系统集成阶段。 四、运动控制系统的转矩控制规律 运动控制系统的基本运动方程式 简化的运动控制系统基本运动方程式 运动控制的核心问题 五、生产机械的负载转矩特性 对于运动控制系统来说，生产机械的负载转矩是一个必然存在的不可控扰动输入。 1. 恒转矩负载特性 2. 恒功率负载特性 特点：转矩与转速成反比，功率为常数 3. 风机、泵类负载特性 特点：转矩与转速的平方成正比 教 材 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统(第4版） 主要章节 本章基本要求 掌握运动控制系统的概念 掌握运动控制系统的结构和基本组成 运动控制的根本问题 运动控制任务：控制转速和转角 转矩控制是运动控制的核心问题 要控制转速和转角，唯一的途径就是控制电动机的电磁转矩，使转速变化率按人们期望的规律变化 为了有效地控制电磁转矩，充分利用电机铁芯，在一定的电流作用下尽可能产生最大的电磁转矩，必须在控制转矩的同时也控制磁通（或磁链）。 磁链控制与转矩控制同样重要 几种典型负载转矩特性： 恒转矩负载 恒功率负载特性 风机、泵类负载特性 特点： 转矩与转速无关 位能性恒转矩负载 反抗性恒转矩负载 或 0 T L , n ω m 阮毅 陈伯时 主编 2010年1月 本书适用于高等院校电气工程与自动化、电气工程及其自动化、自动化专业本科“运动控制系统”或“电力拖动自动控制系统”课程教学。 可作为电力电子与电力传动、工业自动化等相关学科硕士研究生用书，还可供从事电力拖动控制系统的工程技术人员参考。 第1篇 直流调速系统 第2章 转速反馈控制的直流调速系统 第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统 第4章 可逆控制和弱磁控制的直流调速系统 第2篇 交流调速系统 第5章 基于稳态模型的异步电动机调速系统 第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统 第7章 绕线转子异步电动机双馈调速系统 第8章 同步电动机变压变频调速系统 第3篇 伺服系统 第9章 伺服系统 第1章 绪论 返回主目录 可以说大多数运动控制系统都是闭环控制的，只有少数简单的、对控制要求不高的场合采用开环控 制(电机拖动中介绍的系统多数属于开环控制)。 运动控制系统： 过程控制系统： 对机械运动部件的位置(或姿态)、速度或转矩等进行控制，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵、线性执行机、电动机等作为执行机构