机电伺服控制技术.pdf

第 1 页 第一章 伺服控制技术概论 机 电系 统大量 地存 在 于普 通 工业 设备 、 国防军 事 装 备和 几 乎所 有 生产 制 造 装 备 之 中 。在化 工生产 过程 中常用 的蒸馏 工 艺 ，就其 本 身而 言并不直接 与机 电系 统 的概 念 相 关 ，但 没有机 电系 统是无法 完 成这个工 艺过程 的 。例如 ：对 蒸馏 过程 中各种 阀 门的控 制就 只能 由机 电系统来 实现 。力 学系 统 中各种 作 用力 、位 移 、速 度 、转 角等 参 数 的控制 与调节 ； 电力系 统 中 电流 、 电压及 其他 各种 电参 数 的控 制 与调节 ；化 学 热力 学 系统 中克分子 数 、浓度 、温度 、压力 、流量 等 工作参 数 的控 制 与调节 等 都 是 直接 应 用机 电系 统 的典 型实例 。从本 质 上看 ，这 些 系 统 的数 学模 型是相似 的 ，所 以 对机 电系统 的分析具有一般性 、代表性和实用性 。 一般 来 说 ，大 部 分机 电系 统是机 械 与 电气 动 力 相 结合 的系 统 。系 统从 电网取得 能源 ，系统 的控 制 部 分按系 统功 能 需求控制输 入 电气 动 力执 行部件 的各种 电参 数 ， 使 电气 动力执 行部件 得 到有 效 的控 制 。机 电系 统 中的机 械部 分将 电气执 行部件 与被 控 对 象联系起 来 ，实现 各式各样 的机 械 运动 或机 械 操 作 动作 。在 推 动 力大 、结构要 求 紧凑 、工作环 境特 殊 以及 某 些特 殊 需求 的场 合 ，机 电系统将 电能转 换 成液压 或气 www.91HMI.com www.PLC 压动力 ，然后再通过液压或气动执行部件完成机 电系统功 能者 ，现在 也为数不少 。 运 动控 制 是近 十 多年 来 国际上流 行 的一个 新 的技 术 术语 ，它通 常是指在 复杂 条 件 下 ，将预 定 的控 制 方 案 、规划 指令 转变成 期 望 的机 械 运动 的一种 技 术 。运 动控 制 系 统使被控 制机 械 部件 分别 实现精 确 的位置 、速 度 、加速度 、力或转矩 的控 制 ，或 者实现这些被控机械量 的综合控制 。运动控制技术是机 电系统 的本质所在 。 运 动控 制 的应 用领 域 极其广 泛 。在 军事 宇航 方 面 有 ：雷达 天线 、火 炮 瞄 准 、惯 性 导航 、卫 星姿态 、光 电池 板 的太 阳跟 踪控 制 等 ，在 工业上有 ：加 工 中心 、专 用加 工 设备 、数控 机床 、工业机 器 人 、塑料机械 、印刷 机 械 、纺织机 械 、工业缝 纫机 、 绣花机 、绕线机 、轧机轧辊控制 、磁带机 、磁盘驱动器 、绘 图仪 、打 印机 、传真机 、 光盘机 、复 印机 、音像设备 、洗衣机 、空调等 。 要 求 系 统精 确 地跟 踪 控 制 指令 、实现 理 想 的运 动控 制 的过 程 ，在 机 电控 制 技 术 中一般称之为 “伺服控制技术”。 “伺服 ”一词来源于英语单 词 的音译 ，几乎所有机械 运动 都可用 伺服 的 概念 来进 行解 释 。例 如 ：人手 的拣 物 动 作 ，其输 入 是人脑通 过神 经 的思维信 息 ，输 出则是肌 肉的收缩及 骨骼 的运 动 ，检 测 与控 制 则靠 眼睛与神 经 系 统 的密切配 合 。又 如 ：用机床 的丝杠 螺母机构推动工作 台在 导轨 的引导下前进 时，人手 的力矩使丝杠 旋转 作 为输 入 ，而输 出是丝杠 的转 角 ，肉眼对 安装在 丝杠上 刻度 盘 的刻度读 数进 行 检测 ，控制也依靠人 的视觉和神经系