复杂机电控制第一章精要.ppt

伺服直驱及近“零”传动的特点 （3）动态响应速度快 直接驱动的响应能力可高于机械变速驱动100倍以上，因为一般系统的电磁时间常数远小于机械时间常数。 这意味着直接驱动可具有更大的加（减）速度和更短的定位时间，以及更高的控制精度。 因为采用传统驱动方式，由于受制造精度的限制，中间传动环节不可避免地会存在间隙死区，非线性摩擦力等，特别是细长的滚珠丝杠会产生弹性形变，这些都使系统的阶次变高，增加了非线性因素，限制了系统的带宽，会降了系统的动态性能，严重时可能产生机械谐振。 伺服直驱及近“零”传动的特点 （4）机械刚度和可靠性高 取消了中间传动环节，不存在滞后问题，传动刚度可大大提高，保证了系统的传动精度和定位精度；减小了机械磨损，提高了系统可靠性。 （5）噪声低、保养费用低 运动部件减少，降低了噪声；磨损部件只剩下旋转或直线轴承，保养费用大大降低，如果考虑到电气部分增加保养的费用，也低于原来传动系统。 电磁直驱及传动系统在国民经济、社会发展和学科发展中的重要意义 我国是制造大国，但远不是强国。因此我国将《高档数控机床及基础制造装备》做为“十六”个重大专项之一投巨资予以发展。 而《高档数控机床及基础制造装备》2009年度第一批课题申报指南中启动的十三个中就专门安排了“项目九 电机及驱动装置：的三个课题。课题19 全数字驱动装置及交流伺服电机、主轴电机，课题20 大扭矩力矩电机及驱动装置，课题21 大推力直线电机及驱动装置” 同时启动的项目一～七的专用设备几乎均与电磁直驱及传动密切相关。 高效高可靠功率传递与驱动方面 为了简化传递过程，降低能耗，进而向“零传动”目标努力，为此国内外开展了大量的研究工作，最主要的就是直接驱动理论与技术，主要有（直驱、集成） 电机传动与直接驱动，电机调速/力矩，电主轴，精密直线/旋转电机驱动； 电液直接驱动，泵控作动器，电静液作动器，二次调节控制，能量回收系统； 发动机集成液压泵，发动机活塞直接控制泵活塞； 电机集成液压泵，集成结构，油冷却。 电机/泵一体化 发动机直驱泵技术 板料冲压超柔性加工各种工艺滑块速度曲线 交流伺服压力机典型特点 交流伺服压力机典型特点 1990年位于德国的Parker Hannifin公司申请了采用伺服电机驱动定量液压泵控制对称缸的专利，用于飞机操控系统，原理如左图所示。 泵控缸技术研究 p A p B 日本网野公司液压式伺服压力机不使用油泵和溢流阀，用伺服电机驱动油缸 电力消耗少（1/3）、 发热少、 噪声震动少到（75dB(A)）、 工作油少（1/10） 快速伺服液压机的国内外研究现状 二、自动控制的基本原理 1.自动控制的内涵 所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使在一定的外界条件（输入与干扰）作用下机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的规律运行。 即自动控制是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系。 控制三要素：控对象、控制目标、控制装置 机械工程控制论的研究任务 从系统、输入、输出三者之间的关系出发，根据已知条件与求解问题的不同，机械工程控制论的任务主要有以下三种： 已知系统和输入，求系统的输出，即系统分析问题； 已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制问题； 已知系统的输入和输出，求系统的结构与参数，即系统辨识问题。 当输入已知时，确定系统，且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求，即最优设计问题； 当输出已知时，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波和预测问题。 自动控制和人工控制的基本原理是相同的,它们都是建立在“测量偏差,修正偏差”的基础上,并且为了测量偏差,必须把系统的实际输出反馈到输入端。 自动控制和人工控制的区别在于自动控制用控制器代替人完成控制。 总之,所谓自动控制就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置使被控对象中某一物理量或数个物理量准确地按照预定的要求规律变化。 恒温系统 实现恒温控制有两种方法 - 人工控制和自动控制 （1）. 人工控制 通过改变调压器的电压来达到控制温度的目的。箱内温度是由温度计测量的。 图 人工控制的恒温箱 （1）. 人工控制 a. 观测由测量元件（温度计）测出的恒温箱（被控制元件）的温度； ----测量 b. 与要求的温度值（给定值）进行比较，得出偏差的大小和方向； ----比较 c. 根据偏差大小和方向再进行控制：当温度高于所要求的给定温度值时，就调节调压器动触头使电压减小，温度降低；若温度低于给定的值，则调节调压器动触头，使电压增加，温度升高；