电力拖动自动系统第二十一讲.pptVIP

第二十一讲 要求：1.了解光电编码器种类及其工作原理 2.了解位置随动系统误差种类，掌握不同 类型系统在给定输入信号下误差； 3.了解三闭环系统的构成及其调节器设计 原则； 4.理解位置调节和转速计算中断服务子程 序； ③光电编码器 由光源、光栅码盘和光敏元件组成，直接输出数字式电脉冲信号，是主要使用的数字式位置传感器，结构见图3－10 按照脉冲与对应位置关系的不同可以分为增量式和绝对值式两种，也可以是混和体 A增量式编码器 脉冲数直接与位移的增量成正比； 常用的圆形码盘每转发出N=500～5000个脉冲； 精度高者可达数万个脉冲 计算速度：见前§3－3的测速算法 B 绝对值式编码器 基本结构：一个圆盘，上有n个同心圆，称为码道； 同心圆被径向分割为2n个部分，每个部分对应着一个二进制编码，读取其值，就可知道对应的位置； 根据二进制编码与实际位置的关系，可以分为二进制码盘和循环码码盘。 a.二进制码盘 特点是码道从外到里按二进制刻制，外层为最低位，里层为最高位，如图4－15a 轴位置与数码的对应关系如表4－2。 优点是清晰明了； 缺点是码盘在转动时有可能有可能出现两位以上的数字同时改变，产生粗大误差，如“0111”变为“1000”时，可能应光电管排列不齐或特性不一致，致使高位产生偏移。 b.循环码码盘 为了从根本上消除“粗大误差”，采用了循环码码盘。又称格雷码盘 其特点是码盘在旋转过程中，相邻码道每次只有一个码发生变化，因而当读数改变时，只可能有一个光电管处于交界上 优点：克服了粗大误差。 缺点：读出数必须要经过转换才能反映真正的位置。 ④磁性编码器 也是由位移量变换成数字式电脉冲信号的传感器，已有磁敏电阻式、励磁磁环式、霍尔元件式等多种类型 4.2.4 位置随动系统的稳态误差分 析和参数计算 对于位置随动系统来说，系统要求稳态位置误差越小越好，但各种因素将造成稳态误差。 1、检测误差ed 包括给定位置和反馈位置传感器的误差，它取决于传感器的工作原理和制造精度，是传感器本身固有的，控制系统无法克服的。 表4－3为不同类型传感器误差量级。 2、系统误差es 包括系统造成的给定误差和扰动误差，与系统的结构、参数、给定和扰动输入量的类型、大小与作用点有关。 实际系统的扰动有负载变化、电源电压变化、参数变化、放大器零飘、噪声干扰等。 A.随动系统的动态结构框图 图中 和θm是给定输入和实际输出，F代表扰动，W1(s)和W2(s) 分别是扰动点前后的传递函数，且系统的传递函数满足W(s)＝ W1(s) W2(s) 。 B.误差象函数表达式 其中 为给定误差的象函数 为扰动误差的象函数 由式（4－9）也可看出，系统误差由给定误差和扰动误差组成，分别取决于给定输入和扰动输入信号，也和系统本身的结构及参数有关 C.误差大小计算 根据拉氏变换的终值定理，可得给定误差和扰动误差的稳态值 将传递函数的分母和分子写成积分环节和s的多项式，那么 从而 式（4-10）和式（4-11）表明给定误差与系统的开环增益K和前向通道中所有积分环节的总数p＋q有关； 扰动误差则只与扰动作用点前的增益K1及其积分环节数目p有关 D.给定误差与型次的关系 由于位移或转角是转速或角速度对时间的积分，因此控制对象至少有一个积分环节，由此可得典型给定输入下的误差。 a. 位置输入： ，这样 对于I型系统，p＋q＝1， 对于II型系统，p＋q＝2， b. 速度输入： 对于I型系统，p＋q＝1， 对于II型系统，p＋q＝2， c. 加速度输入时， 对于I型系统，p＋q＝1， 对于II型系统，p＋q＝2， 例题4－1 采用自整角机的直流位置随动系统原理图4－18所示，原始数据如下： 直流伺服电机：S661型，230W，110V，2.9A，2400r/min，Ra＝3.4Ω，电枢回路总电阻Ra＝5.1Ω，减速器速比i＝60。图中，BST为自整角发送机，BSR为自整角接收机，自整角机放大系数Kbs＝ 1.25V/(o)，BSR输出交流电压Ubs是角差的正弦函数，当角差很小时，近似与角差成正比，即Ubs＝ KbsΔθm （当 ）。 将Ubs整流成直流电压时须反映Δθm的极性。因此采