第一章电机伺服概要.ppt

电机伺服系统 机器人研究所 富历新 机械系统设计者面临的新问题 现代制造工业对高生产率，高质量生产的要求日益提高。 手工操作的机床正在被自动化的数控机床取代。 由齿轮、凸轮等传动机构组成，只能按固定节拍动作的机械化生产线也让位自动化生产线。 工业机器人在现代制造业中得到广泛应用。 电机伺服系统具有高定位精度、高运动速度的特点，可以提高制造系统生产质量，提高生产率。 系统的性能由机械系统和伺服系统共同决定。 机械系统设计者必须了解伺服系统的基本概念及设计过程，以便共同解决工程问题。 课程内容 第一章：运动控制系统的组成及分类 1.1 什么是运动控制和伺服控制？ 1.2 运动控制系统的分类 1.3 运动控制系统的组成 1.4 采用运动控制技术的机电系统 第二章：运动控制中的传感器及其信号处理电路 2.1 增量式光电编码器的工作原理 2.2 脉冲—数字转换电路 2.3 增量式编码器的主要技术参数 2.4 由增量式光电编码器估计速度 2.5 正弦波编码器 2.6 绝对式编码器 2.7 旋转变压器工作原理及主要技术指标 2.8 数字轴角变换电路 2.9 导电塑料电位计 第三章：伺服电机及其驱动技术 3.1 伺服电机中的一般规律 1. 电机统一理论 2．电机的基本运动方程 3. 伺服电机的四象限运行 3.2 直流永磁伺服电机及其驱动技术 1、永磁直流伺服电机的结构 2、永磁直流伺服电机的工作原理 3、永磁直流伺服电机的特性 4、PWM功率放大器 5、力矩和速度的控制 3.3 交流永磁同步伺服电机及其驱动技术 1、交流永磁同步电机结构和工作原理 2、交流永磁同步电机磁场定向控制技术 3、交流永磁同步电机PWM控制 4、交流永磁同步电机驱动器 3.4 直流无刷伺服电机及其驱动技术 1、无刷直流电动机结构 2、无刷直流电动机工作原理 3、无刷直流电动机电机特性 4、PWM控制技术 3.5 两相混合式步进电机及其驱动技术 1. 两相混合式步进电机结构 2. 两相混合式步进电机工作原理3. 两相混合式步进电机驱动技术 4. 两相混合式步进电机的主要特性和技术指标 第四章:伺服电机的控制及运动控制器 4.1 两种输出形式的运动控制器 4.2 运动控制器的功能 4.3 运动控制器的结构类型 4.4 运动控制器的技术指标 4.5 基于网络的运动控制技术 第五章：伺服电机系统的分析、设计和调试 5.1 系统方案设计 5.2 系统静态设计 5.3 动态分析和设计中的一些基本概念 5.4 控制策略 5.5 系统调试方法 课程的基本要求 掌握电机伺服系统中常用的各种传感器、伺服电机及其驱动器、运动控制器的工作原理，并能根据系统的技术要求正确选用这些部件。 对电机伺服系统分析、设计和调试的方法有基本的了解，并能根据技术指标要求选择控制策略，调试实际系统。 先修课程 自动控制原理 电路理论（或电工学） 模拟电子技术、数字电子技术 计算机原理 主要参考文献 王广雄 控制系统设计 宇航出版社 梅晓榕 自动控制元件及线路 哈工大出版社 刘宝庭、程树康 步进电机及其驱动控制系统 哈工大出版社 曲家琪 伺服控制系统中的传感器 机械工业出版社 李志民、张遇杰 同步电动机调速系统 机械工业出版社 丛爽 李泽湘 实用运动控制技术 电子工业出版社 孙建忠 特种电机及其控制 水利水电出版社 舒志兵 交流伺服运动控制系统 清华大学出版社 第一章 运动控制系统的组成及分类 1.1 什么是运动控制？ 1.2 运动控制系统的分类 1.3 运动控制系统的组成 1.4 含有运动控制的机电系统的组成 1.1 什么是运动控制和伺服控制？ 运动控制（motion control)： 位置控制 伺服控制(servo control) 力和力矩控制 调速控制 运动控制比伺服控制范围更大一些 运动控制现在是更通用的术语 运动控制系统（或伺服系统）的驱动源可以是电气的、液压的或气动的。 本课程主要讲述电气位置控制系统，其执行元件是各种伺服电机，因此称为电机伺服系统。 对于驱动源是电气的系统，可以简单地说： 伺服（运动）控制就是将运动控制器、伺服电机及其驱动器、传感器、传动机构组合在一起，通过某种控制策略实现电机及其负载的位移、速度、加速度、力和力矩控制的一门技术。 1.2 运动控制系统的类型