第四章-西南科技大学网络教育学院.pptVIP

西南科技大学网络教育4 动力驱动及定位4.1 动力驱动装置分析4.1.1 驱动装置的技术特点机电一体化系统的驱动装置，是实现系统主要功能的重要环节，其动力源(电动式、气动式、液动式或综合式)应根据整个系统的具体技术要求而定。驱动装置要快速完成预期的动作，相应速度要快，动态性能好，此外，动作灵敏度

西南科技大学网络教育要高,便于集中控制。因此应具备效率高,体积小,重量轻,自控性强,可靠性高等技术特点。当前,驱动机构正朝标准化,系列化和智能化方向发展。

西南科技大学网络教育4.1.2 驱动装置的技术要求为了更好地达到系统目标，把完全确定的输入量(即把物料、能量信息(指令))在一定空间和时间条件下，完成所希望的转化效应(输出量)，则要求执行装置能经济有效地达到主要性能指标:精度、稳定度、响应速度和可靠性。

西南科技大4.1.2.1精度对于系统中的装置要求其传动精度和定位精度要高,传动系统中的传动误差和回程误差对控制系统性能的影响,按其在系统中所处位置不同有所差异。如图4.1示学网络教育

西南科技大学网络教育一般传动误差可视为两部分组成:低频分量伺服带宽以内低频分量和伺服带宽以外高频分量。闭环前的传动链G1的传动误差低频分量影响伺服精度,而高频分量无影响。G2的传动误差高频分量影响伺服精度,低频分量无影响。对于反馈回路上的G3与G1类似。闭环后的G4,其传动

西南科技大学网络教育服精度,而G2的回程误差不影响伺服精度,但稳定性有很大影响。G3的回程误差对伺服精度稳定性均有影响,而G4影响数据的传递精度。由于伺服系统中的传动链误差的低频分量和高频分量对伺服精度的影响不同,因此必须对传动误差进行频谱分析。

西南科技大学网图4.2示为位置控制系统图,描述两者之间的定量关系。图4.2络教育位置控制系统框图

该系统的输入输出的传递函数G(S),由下式表示(4.1)西南科技大学网络教育

式中—固有频率(S-1)；—阻尼比；Tv—时间常数(S)；TP—系统回路增益(S-1)；西南科技大学网络教育

对于阶跃输入的响应(4.2a)(4.2b)(4.2c)西南科技大学网络教育

西南科技大学网图4.3所示为不产生超调时,整定后的临界控制状态ζ＝1时的残余偏差(残差)与基准时间ωnt关系曲线。由图可知,输入量为偏差,当残差为0.01rad时,所达到的时刻ωnt≈65,求出控制参数Kp、Tv值,不难计算出该值变换后的实际时间。当Kp=50s-1,Tv=0.002s时,则实际时间络教育

西南科技大学网n。若达到高精度同时减小定位时间,则必须提高系统的固有频率ω增大ωn就要提高KP,降低TV,提高系统的增益。但是,对执行机构或电动机,因共振或磨损等因素,图4.3偏差与定位时间络教育

西南科技大学网络教育阻止提高系统的增益。由于存在摩擦阻力和磨损,又影响速度和精度两者同时达到理想效果。若同时实现位置控制的高速化和高精度,要考虑各环节以及整个系统的控制形式,并加以实施。执行结构中的传动部分要消除磨损,间隙,变形等,摩擦阻力要尽量低,同时各个部分结构要合理配置。

西南科技大学网络教育4.1.2.2 稳定性稳定性与振动,热效应以及其他环境因素有关,要提高系统的抗震性,就必须增大执行装置的固有频率,一般不应低于50~100,并需提高系统的阻尼能力。在机电一体化系统中,执行装置一般处于回路之内(图4.4),其结构、固有频率和回程误差

西南科技大学网络教育(指频率低于伺服带宽的那部分传动误差)就可得到校正。对图4.4所示的开环系统,无检测装置,不对过程位置进行检查和反馈,执行装置的传动误差和回程误差直接影响整个系统的精度,但不存在稳定性问题。

西南科技图4.4 控制系统中的执行装置（a）闭环控制系统 （b）开环控制系统大学网络教育

西南科技大系统的稳定性还取决于系统的相对阻尼系数，它与执行装置的力矩放大系数有关。闭环系统的相对阻尼系数为:δ——粘性阻尼系数式中J∑M——所有传动件的转动惯性折算到输出轴上值K＝ktkD/K ——系统的开环传递函数it学网络教育

西南科技大学网络教育式中kt—执行装置之前的系统各环节传递系数kD ——执行装置的力矩放大系数；It ——执行装置的总转速比。的大小对控制系统性能有一定影响,既it要考虑对系统稳定性、精确性、快速性的影响,也要考虑对执行元件与负载的最佳频率匹配问题。选择较大的it,可使系统的相对阻尼系数增大,有利于系统的稳定性。低速时,摩擦不稳定,

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