运动控制技术(四)-执行元件及驱动技术-直流伺服课件.ppt

仿真实验 直流伺服电机闭环控制系统（位置/速度伺服） 例4.2 其中可控硅整流器传函用PWM变换器传函替换，机械系统传动装置按数控机床进给传动系统模型建立。 参考相应论文 准备： 第4章例子 例5.1， 速度闭环+位置闭环 P134-142 例5.4，5.5 5.6 习题：5-6，5-7 * TL + - M ud0 + - e R L n,Te id M 直流电动机等效电路 假定主电路电流连续，则动态电压方程为 ? 电路方程 2.2.3 直流电机拖动系统 * 如果忽略粘性磨擦及弹性转矩，电机轴上的动力学方程为 额定励磁下电动机输出的电磁转矩和感应电动势分别为 式中 — 包括电机空载转矩在内的负载转矩，N.m； —折算到电机轴上的飞轮惯量，N.m2； —电机额定励磁下的转矩系数， N.m/A； TL GD2 * 代入，整理得 式中 为负载电流。 微分方程 定义 — 电枢回路电磁时间常数，s； —系统机电时间常数，s。 * 在零初始条件下，取等式两侧的拉氏变换，得 电压与电流间的传递函数 电流与电动势间的传递函数 (1) (2) 传递函数 * 动态结构图 Id (s) IdL(s) + - E (s) R Tms b. 式（2）的结构图 E(s) Ud0 + - 1/R Tl s+1 Id (s) a. 式（1）的结构图 + n(s) c. 整个直流电动机的动态结构图 1/Ce Ud0 IdL (s) E Id (s) E + + - - 1/R Tl s+1 R Tms * 电机从输入到输出的物理学传递过程 n(s) 直流电动机的动态结构图 1/Ce Ud0 IdL (s) E Id (s) E + + - - 1/R Tl s+1 R Tms TL + - M ud0 + - e R L n,Te id M 直流电动机等效电路 * 根据直流伺服电动机的物理模型，电枢电压一部分被电动机反电动势所平衡，剩余部分经电枢回路电阻和电枢回路电感组成的惯性环节产生电枢电流，或者说是产生了正比于电枢电流的电磁转矩，电磁转矩一部分用来克服摩擦力矩等稳态条件下的恒值负载转矩，剩余部分，即用来克服电动机加减速时的惯性转矩，或者说是用来形成了加速度，对加速度进行积分即最终形成了转速。 * 由上图c可以看出，直流电动机有两个输入量： 施加在电枢上的理想空载电压ud0，是控制输入量 负载电流idL，是扰动输入量。 如果不需要在结构图中显现出电枢电流id，可将扰动量idL的综合点前移，再进行等效变换，得下图a。如果是理想空载，则 IdL = 0，结构图即简化成下图b。 * n(s) Ud0 (s) + - 1/Ce TmTl s2+Tms+1 IdL (s) R (Tl s+1) 动态结构图的变换和简化 a. IdL≠ 0 n(s) 1/Ce TmTl s2+Tms+1 Ud0 (s) b. IdL= 0 返回目录 * 一、控制精度不同 　　两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司（SANYO DENKI）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 　　交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以山洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°，是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 　　步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动