现代伺服系统设计ch03n解读.ppt

放大装置功率输出级输出阻抗要小、效率要高 在执行元件是直流电机的情况下，放大器的输出阻抗是电枢 回路总电阻的一部分。如果放大器的输出阻抗不能做得很小，则 机电时间常数必然要加大，这就使得电机反应速度变慢。因此， 应当尽量减小功率放大器的输出阻抗。一个有效的办法是引入电 压负反馈。 只要加大电压负反馈的深度，就可以无限度地减小放大器的 输出阻抗。但实际上，由于放大器存在惯性，电压负反馈过深， 可能导致动态品质变坏。因此，合适的负反馈深度以减小输出阻 抗，改善放大器的非线性，克服元件参数变化的影响，并改善动 态品质。 功率放大装置应有足够的线性范围 功率放大器是末级放大，最可能出现饱和。过早地出现饱和，将 使功率放大器等效内阻增大，输出特性变坏，等效时间常数增大。 放大装置的通频带至少应是系统带宽的5倍以上 功率放大器本身的频带应大大高于系统的频带，使其时间常数成 为小参数，否则将使系统的阶数增高，影响系统的动态品质。 放大装置的输入级要和测量元件的输出阻抗相匹配 放大装置的不灵敏区比测量元件的失灵区要小，输入级的精度要 高，还要进行温漂的核算。 放大装置需根据不同的执行元件有相应保护措施 当系统执行电机为直流力矩电机或其它永磁式直流电机时，放大 装置输出级应有限流保护防止电流过载。 放大装置提供一定的制动条件以提高系统效率 对电机功率在500W以上，经常可逆运行的系统，要求放大装置 输出级能提供电机发电制动条件，以提高整个系统的效率。 放大装置的放大倍数确定及设计 确定放大装置的放大倍数可根据系统对静差和稳态跟踪误差的 要求来进行。 用静差来确定放大倍数 设系统允许的静差为ej，测量元件的误差为ec，则其余的静差 部分是其它的元件所产生。放大器应在(ej-ec)/2的信号输入下使 输出达到电机的额定电压UMR。实际上，只需输出一个电压克服 电机失灵区并能供给电机一定电压去克服负载中的摩擦力矩即 可。确定总放大倍数的上限值，即 Kmax=2UMR/(ej-ec) 用等速跟踪误差ev来确定放大倍数 系统以最大角速度跟踪输入，这时允许的等速跟踪误差为ev。 则放大装置应在误差信号ev的输入下，使输出达到电机额定电压 UMR，这样就确定了放大倍数的下限值，即 Kmin= UMR/ev 放大倍数的分配要从后向前逐级提高，精度也从后向前逐 级提高，并在第一级放大器留有动态校正的余地。 查阅典型线路作为参考，进行具体设计。要注意放大器使 用对象的差异，必要时加保护电路。常用的小功率直流放大器 有互补推挽式，桥式以及脉冲调宽式(即PWM)；交流放大器 有推挽式和互补推挽式。大功率电机的放大装置有晶闸管功放 和电机扩大机等，它们与测量元件之间仍然要用集成运算放大 器相连，这样不但能实现信息的传递，而且可方便地进行动态 校正和综合。 在设计放大装置的同时，要把对电源，包括功率放大器所 用的电源和信号放大所用的稳压电源的形式(交、直流)、规格 (电压、电流)以及精度确定下来，用于选择或设计电源。 无刷直流电机驱动器 交流电机驱动器 步进电机驱动器 * * * * * * * * * * * * * * * * * * （3） （4）按照折算均方根转矩最小 步进电机的选择 步进电机具有较好的动态、静态特性，其步距和转速不受控制电压波动、负载变化及其环境条件的影响，其可以实现高精度的开环定位控制；但步进电机振动较大，在要求振动小的场合不适合。 主要参数： 步距角θs≤i θmin（负载轴要求的最小位移增量。） 精度：可用步距精度(单步运行误差)或积累误差(一周内角度误差的最大值)，其积累误差ΔθM≤iΔθL（负载轴允许的角度误差） 转矩和频率：启动转矩必须大于折合到电机轴的负载静阻转矩，一般要求 Mq≥1/(0.3~0.5) Mlx 由于频率提高降低起动转矩，因此要求启动频率应大于系统工作时的最高频率。 §3.5 伺服检测装置的选择 在伺服系统中，测量装置的作用是产生一个与被检测量等效的电信号(如直流电流、直流电压等)，以控制系统工作。 在信号的变化过程中，测量装置会给伺服系统带来误差。测量装置自身的精度或分辩率对整个伺服控制系统精度的关系很大。 一、对测量装置的主要要求： (1)精度高，死区小，其误差比整个系统允许误差小得多； (2)被测量与电输出信号之间在给定工作范围内具有线性关系； (3) 要求输出信号中所含干扰成分要小； (4)输出信号应能在所要求的频带内准确地复现