金陵科技学院运动控制系统课件第1篇第1章 绪论(1).ppt

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金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 运动控制系统课程简介 综合运用电机与拖动技术、电力电子技术、自动控制理论和计算机控制技术等知识解决运动控制系统的实际问题。 是自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业骨干课程。 课程性质:专业任选课。 课程学时:48学时。 课程学分:3学分。 课程教材:《电力拖动自动控制系统—— 运动控制系统》(第4版) 上海大学 阮毅 陈伯时 主编 机械工业出版社 2009年8月版 王兆安主编,《电力电子技术》,机械工业出版社,2009年; 顾绳谷主编,《电机及拖动基础》,机械工业出版社,2011年; 夏德钤主编,《自动控制原理》,机械工业出版社,2006年; 陈伯时主编,《交流调速系统》,机械工业出版社,2005年。 参考教材 本教材是以电动机为控制对象,以运动控制系统的转矩控制规律为主线,介绍运动控制系统的基本工作原理、系统结构及组成和运动控制系统的设计方法等。 运动控制的必要性 举例1 车床加工(粗加工、精加工) 举例2 电动车辆(上坡、平路、下坡) 举例3 轧钢机(稳态时,速度n恒定, 咬钢时,动态速降小,恢复时 间短。能正转/反转,电动/制动 运行——四象限运行。) 第1章 绪论 电力拖动实现了电能与机械能之间的能量变换。 运动控制系统是机(械能)——电(能)转换系统如何实现“运动”(直线/旋转)控制的技术及系统。 运动控制表现在: 1.速度调节 ◆稳态调速精度 ◆动态响应速度 ◆(伺服)定位精度 2.特性控制 将自然特性改造为人工特性,使之满足生产效率、生产工艺的要求。 3.节能措施 通过运行方式改变、提供运动系统运动经济性,大幅节能。(如:风机、水泵的调速调流量的节能) 现代运动控制技术 以各类电动机为控制对象,以计算机和其他电子装置为控制手段,以电力电子装置为弱电控制强电的纽带,以自动控制理论和信息处理理论为分析和设计的理论基础,以计算机数字仿真和计算机辅助设计为研究和开发的工具。 现代运动控制技术 电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科相互交叉的综合性学科 。 图1-1运动控制及其相关学科 内 容 提 要 运动控制系统及其组成 运动控制系统的历史与发展 运动控制系统转矩控制规律 生产机械的负载转矩特性 1.1 运动控制系统及其组成 运动控制系统由电动机(控制对象)、功率放大与变换装置(驱动机构)、控制器及其相应的传感器等构成。如下图1-2 所示。 1.1 运动控制系统及其组成 图1-2 运动控制系统及其组成 1.1 运动控制系统及其组成 运动控制系统:指以电动机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。 运动控制系统的控制对象—— 电动机 从类型上(工作原理)分 直流电动机、交流感应电动机(交流异步电动机)和交流同步电动机。 从用途上分 用于调速系统的拖动电动机和用于伺服系统的伺服电动机。 运动控制系统的功率放大与变换装置 电机型功率放大与变换装置 电磁型功率放大与变换装置 电力电子型功率放大与变换装置 半控型向全控型发展 低频开关向高频开关发展 分立的器件向具有复合功能的功率模块发展 运动控制系统的控制器 模拟控制器 物理概念清晰、控制信号流向直观 控制规律体现在硬件电路 线路复杂、通用性差 控制效果受到器件性能、温度等因素的影响 运动控制系统的控制器 以微处理器为核心的数字控制器 硬件电路标准化程度高 控制规律体现在软件上,修改灵活方便 拥有信息存储、数据通信和故障诊断等功能 运动控制系统的控制器 模拟控制器 并行运行,控制器的滞后时间小。 微处理器数字控制器 串行运行方式,其滞后时间比模拟控制器大得多,在设计系统时应予以考虑。 运动控制系统的信号检测与处理 信号检测 电压、电流、转速和位置等信号 信号转换 电压匹配、极性转换、脉冲整形等 数据处理 信号滤波

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