直流伺服电机的电枢控制.doc

直流伺服电机的电枢控制 直流伺服电机一般包含3个组成部分： 磁极 电机的定子部分，由磁铁N-S级组成，可以是永久磁铁，也可以是由绕在磁极上的激磁线圈构成。 电枢 电机的转子部分，为表面上绕有线圈的圆柱形铁心，线圈与换向片焊接在一起。 电刷 电机定子的一部分，当电枢转动时，电刷交替地与换向片接触在一起。 这里我们利用电枢电流对直流伺服电机的输出速度的控制称为直流伺服电机的电枢控制。 其中： 定义为电枢电压 定义为电枢电流 定义为电枢电阻 定义电枢电感 定义为反电动势 定义为激磁电流 定义为转轴角位移 定义为电机产生的转矩 定义为电机和反射到电机轴上的负载的等效粘滞摩差系数 定义为电机和反射到电机轴上的负载的等效转动惯量 电机所产生的转矩 ，正比于电枢电流 与气隙磁通 的乘积，即： 而气隙磁通又正比于激磁电流 ，故式改写为 对于激磁电流为常数，合并为一个常数K，称为电机力矩常数。电枢电流的正负值即代表电机的正反转。 当电枢转动时，在电枢中感应出与电机转轴角速度成正比的电压，称为反电动势，即 （1-1） 其中称为反电动势常数。 电机的速度是由电枢电压控制，应用电压定理导出电枢电流的微分方程式为： （1-2） 电枢电流产生力矩，用来克服系统含负载的惯性和摩擦，可得 （1-3） 根据式（1-1），（1-2），（1-3），在SIMULINK中所构建的模型如图1.1 令=1、=0.2、=1、=0.1、K=0.9,在时间1秒时加入2伏驱动电压，由Graph模块所观察的输出波形如图1.黄色的为电枢电流波形，橙色的为电机转速波形。 图1.1由Graph模块所观察的输出波形 假设所有变量的初始值都为0，对上面的式子进行拉普拉斯变换，可得下列方程式： 设电枢电压为输入变量，电机转角位置为输出变量，可得电机系统的框图，反电动势可以看作是一个与电机速度成比例的反馈信号。如果电枢电路中的电感小到可以忽略不计，上述直流伺服电机的传递函数为： 定义为电机的增益常数，定义为电机的时间常数。 上述表示的DC电机框图为 在SIMULINK中应用Transfer Fcn 模块所构建的模型为