运动控制系统课件

1、机电运动控制系统 课程复习,贺益康 教授,浙江大学 电气工程学院,机电运动控制系统 复习,课程性质：电气工程及其自动化专业必修课 学时数：32学时 学分：2学分 教材：电机控制（第2版） 许大中 贺益康 编 著浙江大学出版社2002年7月出版,学习内容 直流电机调速与控制 、可控整流器-直流电动机调速系统 直流脉宽调制(PWM)调速异步电机调速与控制 变S调速 调压调速 串级调速 变频调速 变频调速理论 静止变频器 变频调速系统,机电运动控制系统 复习,机电运动控制系统 复习,涉及 电机学(调速理论) 电力电子技术(变流技术) 控制理论 微电子技术 。

2、第六讲,2.1 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性2.2 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析,转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性； 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析； 调节器的工程设计方法； 按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 弱磁控制的直流调速系统。,转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法 内容提要,2.1 转速、电流双闭环直流调速系统 及其静特性,问题的提出 采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。如果对系统的动态性能要求较高，例。

3、多变量运动控制系统,天津大学自动化系 吴爱国,学习的方法与步骤,主要内容,1、多电机工业应用实例 2、技术要求和性能指标 3、单电机拖动系统数学模型 4、多分部连拔机系统数学模型 5、控制系统的分析与设计 6、控制系统的仿真与软件编程 7、拉丝机控制系统调试与验收 8、拉丝机控制系统发展与展望,1、多电机工业应用实例,冶金材料加工制造各类金属材料的线材、板材制品需要冷、热连轧机、连拔机和成型机。 机器人的运动系统工业机器人、医用机器人、家庭机器人、水下机器人、航空机器人、军用机器人等 装备制造与生产线数控机床、锻压机床。

4、第 六章 控制系统模型,机电一体化系统设计,6.3运动控制系统模型,拉普拉斯变换,拉普拉斯算子,性能测量,指令响应,调节时间是用从阶跃的前沿到反馈为指令值的5%（有时是2%）时刻之间的时间来量度的。,带宽是增益下降到-3dB，或者下降到原增益的70%所对应的频率。调节时间与带宽的关系：,增益用来测量输入与输出的幅值之间的差异； 相位描述输入与输出之间的时间移动。,超调量表征响应的峰值对指令信号改变量的比值，可接受范围为0%30%。,凸峰描述的是系统增益在开始减小前增大了的现象，允许范围为04dB。,阶跃响应,频率响应,稳定性,稳定系统,。

5、交流伺服运动 控制系统,主讲：曾理湛、陈学东 数字制造装备与技术国家重点实验室 电话:13297015665 Email:zenglizhansina.com,本课程的任务： 了解交流伺服运动控制系统的检测技术及选型 掌握永磁同步电动机交流伺服运动控制系统的建模、控制系统设计及仿真方法 了解多种现代交流伺服运动控制技术 了解交流伺服运动控制系统的实际应用,1 绪论,1.1 什么是“交流伺服运动控制” 1.2 交流伺服运动控制系统的发展 1.3 交流伺服运动控制系统的组成及特点 1.4 现代交流伺服运动控制技术 1.5 课程特点、内容安排及学习方法,(1) 电机：机电能量变。

6、运动控制系统结构,PC/PLC,PLC,变流装置,直流电动机 伺服电动机 步进电动机 直线电动机,旋转变压器 编码器 电位器 测速发电机,传动装置 定位平台 旋转平台,一、运动方程式,对于直线运动,对于旋转运动,式中 m与G旋转部分的质量（kg）与重量（N） 与D惯性半径与直径（m）,式中 称为飞轮惯量（ ），,第一章 电力拖动基础知识,1.1 电力拖动系统的动力学基础,二、运动方程式中转矩的正负符号分析,运动方程式的一般形式,规定某个转动方向为正方向，则转矩Te正向取正，反向取负；阻转矩TL 正向取负，反向取正。,三、工作机构转矩、力、飞轮惯量和。

7、1,2.3.5 典型II型系统性能指标和参数的关系,可选参数：在典型II型系统的开环传递函数式(2-10)中，与典型 I 型系统相仿，时间常数T也是控制对象固有的。所不同的是，待定的参数有两个： K 和 ，这就增加了选择参数工作的复杂性。 为了分析方便起见，引入一个新的变量中频宽，令,(2-32),2,典型型系统的开环对数幅频特性,图2-16 典型型系统的开环对数幅频特性和中频宽,中频宽度,3,中频宽h 由图可见，h 是斜率为20dB/dec的中频段的宽度（对数坐标），称作“中频宽”。由于中频段的状况对控制系统的动态品质起着决定性的作用，因此 h 值是一个。

8、电力拖动自动控制系统 运动控制系统,第1章,绪论,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,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,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,运动控制系统的控制对象 电动机,从类型上分 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。

9、-1-,电力传动控制系统运动控制系统,第1章 电力传动控制控制系统的基本结构与组成,第2章 电力传动系统的模型,第3章 直流传动控制系统,第4章 交流传动控制系统,第5章 电力传动控制系统的分析与设计*,-2-,-3-,-4-,-5-,-6-,-7-,-8-,-9-,-10-,-11-,-12-,-13-,-14-,-15-,-16-,-17-,-18-,-19-,-20-,-21-,-22-,-23-,-24-,-25-,-26-,-27-,-28-,-29-,-30-,-31-,-32-,-33-,-34-,-35-,-36-,-37-,-38-,-39-,-40-,-41-,-42-,-43-,-44-,-45-,-46-,-47-,-48-,-49-,-50-,-51-,-52-,-53-,-54-,-55-,。

10、第四讲,1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计,1.5 反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计,反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型 反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件 动态校正PI调节器的设计 系统设计举例与参数计算,1.5.1 反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型,建立系统动态数学模型的基本步骤如下： （1）根据系统中各环节的物理规律，列出描述该环节动态过程的微分方程； （2）求出各环节的传递函数； （3）组成系统的动态结构图并求出系统的传递函数。,1). 电力电子器件的传递函数,构成系统的主要环节是电力电子变。

11、第三讲,1.4 反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计,本节提要,转速控制的要求和调速指标 开环调速系统及其存在的问题 闭环调速系统的组成及其静特性 开环系统特性和闭环系统特性的关系 反馈控制规律 限流保护电流截止负反馈,1.4.1 转速控制的要求和调速指标,任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。归纳起来，对于调速系统的转速控制要求有以下三个方面：,1. 控制要求,（1）调速在一定的最高转速和最低转速范围内，分挡地（有级）或 平滑地（无级）调节转速； （2）稳速以一定的精度在所需转速上稳定运行，。

12、第 4 章 可逆调速系统,第十一讲,4.1 可逆直流调速系统,内容提要 问题的提出 晶闸管-电动机系统的可逆线路 晶闸管-电动机系统的回馈制动 两组晶闸管可逆线路中的环流 有环流可逆调速系统 无环流可逆调速系统,4.1.0 问题的提出,有许多生产机械要求电动机既能正转，又能反转，而且常常还需要快速地起动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是说，需要可逆的调速系统。,4.1.0 问题的提出（续）,改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向，这本来是很简单的事。然而当电机采用电力电子装。

13、第十八讲,7.1 异步电机双馈调速工作原理 7.2 异步电机在次同步电动状态下的双馈系统串级调速系统 7.3 异步电动机串级调速时的机械特性,第 7 章 绕线转子异步电机双馈调速系统转差功率馈送型调速系统,7.0 引言,转差功率问题转差功率始终是人们在研究异步电动机调速方法时所关心的问题，因为节约电能是异步电动机调速的主要目的之一，而如何处理转差功率又在很大程度上影响着调速系统的效率。如第5章所述，交流调速系统按转差功率的处理方式可分为三种类型。,交流调速系统按转差功率的分类,1）转差功率消耗型异步电机采用调压控制等调速方式。

14、第十四讲,6.3 电力电子变压变频器的主要类型 6.4 变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术,*6.3 电力电子变压变频器的主要类型,本节内容提要 交-直-交和交-交变压变频器 电压源型和电流源型逆变器 180导通型和120导通型逆变器,1、交-直-交和交-交变压变频器,交-直-交变频器和交-交变频器有何区别？ 普通交-直-交变频器与PWM交-直-交变频器相比较，各有何特点？ 交-交变频器有哪几种控制方式？,间接 变频 器和 直接 变频 器的 结构 区别,交-直-交（间接）变压变频器,交-交（直接）变压变频器,普通间接 变频 器和 PWM间接 变频 器,普通交-直-。

15、第二十讲,运动控制系统复习,第一章 单闭环直流调速系统,直流调速方法,（1）调节电枢供电电压 U； （2）减弱励磁磁通 ； （3）改变电枢回路电阻 R。,三种调速方法的性能与比较,对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。,常用的可控直流电源,旋转变流机组用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 静止式可控整流器用静止式的可控整流器，。

16、2019/5/13,自动控制系统,第 2 篇,电力拖动自动控制系统,交流拖动控制系统,2019/5/13,自动控制系统,内容提要,概述 交流调速系统的主要类型 交流变压调速系统 交流变频调速系统 *绕线转子异步电机双馈调速系统转差功率馈送型调速系统 *同步电动机变压变频调速系统,2019/5/13,自动控制系统,概 述,直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。在20世纪上半叶的年代里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一段时期内已成为一种举世公。

17、1,运动控制系统,哈尔滨理工大学自动化学院 主讲教师：许家忠,2,机器人简介,1.机器人的发展概况“Robot”的出现 1921，机器人(Robot)一词最早出现于捷克斯洛伐克剧作家Karel Capek的剧本Rossums Universal Robots中.剧中把捷克语“Robota” (农奴)写成“Robot”(机器人) 1942年，著名科普读物作家Isaac Asimov在科幻小说流浪者中提出了机器人学(Robotics)一词，预测了机器人所涉及的科学领域和存在的问题。,3,1950年，Isaac Asimov在科幻小说I Robot中，不仅描写了机器人机械方面的具体内容，而且描述了它在智能方面的内容，如机器人如何进。

18、2019-05-13,机电运动控制系统,机电运动控制系统 课程复习,王 明 芳,中南林业科技大学 计信学院,2019-05-13,机电运动控制系统,学习内容 直流电机调速与控制 、可控整流器-直流电动机调速系统 直流脉宽调制(PWM)调速异步电机调速与控制 变S调速 调压调速 串级调速 变频调速 变频调速理论 静止变频器 变频调速系统,机电运动控制系统 复习,2019-05-13,机电运动控制系统,机电运动控制系统 复习,涉及 电机学(调速理论) 电力电子技术(变流技术) 控制理论 微电子技术 微机数字控制技术课程综合性强，内容多，涉及门广。应对相关先导基础知识有必要。

19、绪论,一。什么是运动控制系统？运动控制系统（Motion Control System）也可称作电力拖动控制系统（Control Systems of Electric Drive）运动控制系统通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。,二。运动控制及其相关学科,现代运动控制已成为电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控。