机电一体化系统设计姜培刚.ppt

编辑课件 第五节 传感器非线性补偿技术 第五节 传感器非线性补偿技术 第五节 传感器非线性补偿技术 第一步：用实验法测出传感器的变化曲线 第二步：将上述曲线进行分段，选取各插值基点 （等距分段法、非等距分段法） 第三步：确定并计算出各插值点xi、yi值及相邻插值点的拟合直线的斜率，并存放在存贮器中。 第四步：计算x－xi 第五步：找出x所在的区间（xi,xi+1）,并从存储器中取出该段的斜率的ki 第五节 传感器非线性补偿技术 第六步：计算ki（x-xi） 第七步：计算结果y=yi+ki（x-xi） 对于非线性参数的处理，除了前面讲过的几种以外，还有许多其它方法，对于机电一体化测控系统来说具体采用哪种方法来进行非线性计算机处理，应根据实际情况和具体被测对象要求而定。 第五节 传感器非线性补偿技术 第六节 数字滤波 算术平均值法 算术平均值法是寻找一个Y值与各采样值间误差的平方和最小 中间值滤波法 中间值滤波法是在三个采样周期内，连续采样读入三个检测信号，从中选择一个居中的数据有效信号 第六节 数字滤波 防脉冲干扰平均值法 将算术平均值法和中值滤波法结合起来，便可得到防脉冲干扰平均值法 程序判断滤波法 限幅滤波法 限速滤波法 篇章结构 第一章 绪论 第二章 机械系统设计 第三章 传感器检测及其接口电路 第四章 伺服系统 第五章 工业控制计算机及其接口技术 第六章 几点一体化系统设计及应用举例 第四章 伺服系统 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 第二节 伺服系统的执行元件 第三节 执行元件的控制与驱动 第四节 伺服系统设计 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 伺服系统的基本概念 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，又称随动系统或伺服机构。 伺服是机电一体化产品的一个重要组成部分。其输出量是机械位置和角度。伺服系统主要用于机械设备位置和角度的动态控制。 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 伺服系统的基本要求 由于执行元件是直接的被控对象，为了能按照控制命令的要求准确、迅速、精确、可靠地实现对控制对象的调整与控制，对伺服系统提出以下要求： 高可靠性 良好的动态性 动作的准确性 高效率 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 在伺服系统的执行元件中，广泛使用的是伺服电动机，其作用是把电信号转换为机械运动。伺服电动机技术性能直接影响着伺服系统的动态特性、运动精度、调速性能等。一般情况下、伺服电动机应满足如下的技术要求。 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 具有较硬的机械特性和良好的调节特性(理想情况下，两种特性曲线是一直线) 具有宽广而平滑的调速范围 具有快速响应特性 具有小的空载始动电压 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 伺服系统的基本结构形式 机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 比较环节 比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。 控制器 控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 执行环节 执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。 被控对象 检测环节 检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。 第一节 伺服系统的基本结构形式及特点 按照系统执行元件的性质不同，伺服系统可分为电气伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。其中电气伺服系统又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进伺服系统。按照系统的控制方式，可分为开环伺服系统和闭环伺服系统。 第二节 伺服系统的执行元件 执行元件的种类及特点 因为执行元件是直接参与调节以及完成动作执行的装置，因此要求执行元件能够按控制器的指令准确、迅速、精确、可靠地实现对被控对象的调整和控制。执行元件的种类繁多，通常按推动执行元件工作的能源形式分为三种：电动式、液压式和气动式。 第二节 伺服系统的执行元件 电动执行元件 电动执行元件以电能作为动力，并把电能转变成位移或转角形式的机械能，以实现对被控对象的调整和控制。电动执行元件主要以电动机为主，具有高精度、高速度、高可靠性、易于控制等特点。常见的有直流伺服电动机。交流伺服电动机、步进电动机等。 第二节 伺服