第三章 驱动元件及其计算机控制.ppt

第三章 驱动元件及其计算机控制 直流伺服电机及其控制 交流伺服电机及其控制 液压、气动阀及其控制 3.1 直流伺服电机及其控制 伺服系统的要求 工作精度高 调速性能好 带负载能力强 响应速度快 稳定性和可靠性高 3.1.2 直流伺服电机结构和速度控制原理 3.1.3 直流伺服电机的基本特性 机械特性曲线 2、调节特性 3、动态特性 3.1.4 直流伺服电机的种类和主要技术参数 主要技术参数： 额定功率Pe 额定电压Ue 额定电流Ie 额定转速ne 额定转矩MIe 调速比D 直流伺服电机的选择，是根据被驱动机械的负载转矩、运动规律和控制要求来确定。 3.1.5 直流伺服电机的速度控制 双向式PWM调速 3、直流伺服电机闭环速度控制系统 3.1.6 直流伺服电机位置伺服控制系统 位置伺服模块 3.2 交流伺服电机及其控制 3.2.2 交流伺服电机结构和工作原理 工作原理： 感应式电机的速度控制有3种方法： ①改变定子电压的速度控制 ②定子频率控制 感应电机的转差频率控制 V／f（电压－频率比）控制 3.2.3 逆变器 电流型逆变器主电路的工作原理 电压型逆变器主电路的工作原理 逆变器的PWM控制 逆变器的数字控制 3.3 液压、气动阀及其控制 1、液压系统的基本原理 2、液压阀的分类 按控制功能分： 压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀 按液压系统的压力分： 低压阀（6MPa）、中压阀（16MPa）、高压阀（ 16MPa ） 按操作方式分： 手动操作阀、电动操作阀 按阀的工作方式分： 开关型、模拟量型 3、开关型电动液压阀 4、模拟量型电动液压阀 5、液压阀的计算机控制 定子绕组通入三相交流电后，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子中铜条产生电流，有电流流过的铜条在磁场中受力的作用，使转子产生旋转力矩，驱动转子旋转，转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同，其旋转速度n可表达为： ①改变加在电机上的电源频率f； ②改变转差率s，即改变加在电机上的电源电压； ③改变电机的磁极对数p。 其基本原理——是利用电机转差率的改变来达到 控制速度的目的。 控制定子电压调速的优点是： ①速度控制范囿为1：10； ②可以进行制动控制（定子绕组中通人直流电流或通入 相序反向的交流电流）。 缺点是： 由于转子输入功率与负载转矩成比例，随着转速的降低，损失增加，效率降低。 采用改变电机输入电压控制电机转速时，应选用转子电阻较大的电机，以减小其功率损失和发热。 定子频率控制的基本原理——是通过调节输入到交流电机定子的电压（或电流）的频率和幅值，来控制交流电机的转速，以满足实际工作的要求。 感应电机的转差频率控制 V／f（电压－频率比）控制 其基本控制原理是，实时检测感应电机的旋转角频率ωm并进行反馈，将反馈的ωm和给定的转差频率ωs相加再生时相减），以决定定子电流角频率ω。 逆变器是交流伺服电机的驱动电源，它供给交流电机一定幅值、一定频率的交流电流或电压，从而达到交流电机调速控制的目的。 分类： 电压型、电流型； PWM逆变器、PAM逆变器 矩形波逆变器、正弦波逆变器 驱动元件液压、气动缸和马达的运动是靠压力油、压缩空气作为动力源；运动的控制是靠液压系统和气动系统的各种阀来完成。 1，油箱； 2．滤网；3．油泵； 4．节流阀；5．管路； 6．换向阀；7、9．油管；8，油缸；10．电磁铁；11．溢流阀；12，油管 * * 3.1.1 伺服系统的要求 “伺服”一词是跟随的意思，即被控的电机忠实地执行频繁变化的位置或速度指令，精确地控制机械系统运动的位移或角度，这种自动系统称伺服系统或随动系统。 以直流伺服电机为驱动元件的伺服系统，称直流伺服系统。 以交流伺服电机为驱动元件的伺服系统，称交流伺服系统。 直流电机的输出电磁转矩表达式为： 控制直流伺服电机电磁转矩和速度的方法有两种： 一种是改变电枢电压Ua即改变电枢电流Ia的方法； 另一种是改变励磁电流If即改变磁通ф的方法。 常用调节电枢电压的方法。 优点：一元函数，线性较好，控制方便；响应速度快； 输出转矩大。 1、机械特性 在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M变化而变化的规律，称直流电机的机械特性。 K值大表示电磁转矩的变化引起电机转速的变化大，这种情况称直流电机的机械特性软；反之，斜率K值小，电机的机械特性硬。在直流伺服系统中，总是希望电机的机械特性硬一些，这