《《運動控制系統(tǒng)》PPT課件》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《運動控制系統(tǒng)》PPT課件(36頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、 Motion Control System 南京理工大學自動化學院 Nanjing University of Science & Technology Department of Automation 運動控制系統(tǒng) 教 師:蘇少鈺 辦公室:自動化系樓 313室 聯(lián)系電話: 025-84315872-313 Motion Control System 南京理工大學自動化學院 Nanjing University of Science & Technology Department of Automation 緒論 Motion Control System 第 0章 緒論 1、運動控制系統(tǒng)是
2、 什么 ? 2、 為什么 要學習? 3、本課程有 什么特點 ? What? Why? How? Listen To Me! Motion Control System 第 0章 緒論 1、什么 是運動控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 自動控制系統(tǒng) 運動控制系統(tǒng) Motion Control System 第 0章 緒論 控制系統(tǒng) 人工控制 Motion Control System 第 0章 緒論 Motion Control System 第 0章 緒論 自動控制系統(tǒng) 1)液位自動控制動畫 2)自動控制定義 所謂自動控制,是指在 沒有人直接參與 的情況下, 利用外加的設(shè)備或裝置(稱控制裝置或 控制器 ),
3、使機 器、設(shè)備或生產(chǎn)過程(統(tǒng)稱 被控對象 )的某個工作狀態(tài) 或參數(shù)(即被控量)自動地按照預定的規(guī)律運行。 例如:數(shù)控車床按照預定程序自動地切削工件;化 學反應(yīng)爐的溫度或壓力自動地維持恒定;無人飛機按照 預定航跡自動升降和飛行等等 . Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng) 電動機 為控制對象,以 控制器 為核心,以 電 力電子功率變換裝置 作為驅(qū)動機構(gòu),在 自動控制 理論 的指導下組成的自動控制系統(tǒng)。 典型運動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成 控制器 驅(qū)動器 電動機 生產(chǎn)機械 測量反饋裝置 給定量 - 電網(wǎng) Motion Control System 第 0章 緒論 運動控
4、制系統(tǒng)的分類 按 驅(qū)動電機 分: 直流 傳動系統(tǒng)用直流電機帶動生產(chǎn)機械; 交流 傳動系統(tǒng)用交流電機帶動生產(chǎn)機械; 按 被控物理量 分: 調(diào)速 系統(tǒng)以轉(zhuǎn)速為被控量; 位置隨動 系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)) 以角位移或直線位移為被控量; 按 控制器的類型 分: 模擬 控制系統(tǒng)以模擬電路構(gòu)成控制器; 數(shù)字 控制系統(tǒng)以數(shù)字電路構(gòu)成控制器; 按 閉環(huán)數(shù) 分:單環(huán),雙環(huán),多環(huán)系統(tǒng) 對某一實際運動控制系統(tǒng)可能是這些分類的交叉: 如:用單片機實現(xiàn)的數(shù)字式雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); Motion Control System 第 0章 緒論 直流電機系列 Motion Control System 第 0章 緒論 步進電機系列
5、接收數(shù)字控制信號,把電脈 沖信號轉(zhuǎn)換成角位移 Motion Control System 第 0章 緒論 交流電機系列 Motion Control System 第 0章 緒論 2、 為什么 要學習運動控制系統(tǒng) 運動控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 機械加工,冶金,交通運輸,石油加工, 航天航空 、 國防工業(yè) 、家電生產(chǎn)、輕工、 農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。 Motion Control System 第 0章 緒論 具體應(yīng)用例子: 工業(yè)領(lǐng)域:數(shù)控機床; 印刷電路板生產(chǎn)線:表面貼焊,快速打孔, 機械手放置器件; 國防領(lǐng)域:雷達跟蹤,自動武器,飛行器控制等; 家電領(lǐng)域:冰箱,空調(diào),洗衣機,電腦光驅(qū), 電風扇等; 機器人
6、:機械手、足球機器人、搬運機器人等。 Motion Control System 第 0章 緒論 數(shù)控車床 Motion Control System 第 0章 緒論 數(shù)控銑床 Motion Control System 第 0章 緒論 機械手 Motion Control System 第 0章 緒論 Mars Rover Motion Control System 第 0章 緒論 Mars Rover2 Motion Control System 第 0章 緒論 六自由度機械手取物 六自由度機械手運動 Motion Control System 第 0章 緒論 據(jù)統(tǒng)計,我國電動機裝機容量約
7、為 4億多千瓦, 其用電量占當年全國發(fā)電量的 60% 70%。 當前,能源緊張! 合理、經(jīng)濟、有效的利用電能,是運動控制系統(tǒng) 設(shè)計者的責任。 Motion Control System 第 0章 緒論 綜合性強 , 多個學科交叉 ( 自動控制 、 電子技術(shù) 、 微機技術(shù)等 ) 工程化理論與實踐相結(jié)合 。 涉及的知識:自動控制理論 、 模擬與數(shù)字電路 、 微機原理 重視能力培養(yǎng) , 學會如何將學到的知識具體應(yīng)用 到實際的工程設(shè)計中 。 3、本課程有 什么特點 Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 控制器 驅(qū)動器 電動機 生產(chǎn)機械 測量反饋裝置 PC或 PL
8、C 主要研究內(nèi)容 : ( 1)電力傳動裝置與系統(tǒng) ( 2)運動參數(shù)的測量與反饋 ( 3)運動系統(tǒng)的控制策略 Motion Control System 第 0章 緒論 ( 1)電力傳動裝置與系統(tǒng) 電力傳動 :電源、控制設(shè)備、電動機和 被拖動的機械對象的組合。 電動機 : 電能到機械能的變換裝置。 電力傳動中應(yīng)用最廣泛、研究最深入的電動機: 直流電動機、交流電動機 驅(qū)動器 :向電動機提供功率并控制其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 或位置的裝置。 Motion Control System 第 0章 緒論 ( 2)運動參數(shù)的測量和反饋 測量和反饋部分的核心 :傳感器 運動控制系統(tǒng)中的傳感器的作用 : 運動參數(shù)的測量
9、力學參數(shù)的測量 電氣參數(shù)的測量 控制系統(tǒng)對測量反饋部分的基本性能要求: 準確性(靜態(tài)特性)、實時性(動態(tài)特性) Motion Control System 第 0章 緒論 ( 3)運動系統(tǒng)的控制策略 開環(huán)控制: 一種不需要測量系統(tǒng)輸出,以及不需 要根據(jù)輸出作出反應(yīng)的控制技術(shù)。 閉環(huán)控制 :將測量系統(tǒng)輸出與輸入給定值相比較, 并采取正確行動已獲得期望的輸出結(jié)果 的技術(shù)。 閉環(huán)運動控制系統(tǒng)一般圍繞某種 控制目標 進行。 Motion Control System 第 0章 緒論 閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制目標: ( 1)位置控制: 將某負載從某一確定的空間位置按某種軌跡移動 到另一確定的空間位置。(數(shù)控機
10、床、機器人) ( 2)速度和加速度控制: 以確定的速度曲線使負載產(chǎn)生運動。(電梯) ( 3)轉(zhuǎn)矩控制: 通過轉(zhuǎn)矩的反饋來維持轉(zhuǎn)矩的恒定。(造紙機械) Motion Control System 第 0章 緒論 閉環(huán)控制器中的著名控制機制: 比例 -積分 -微分 ( PID) 控制 對系統(tǒng)誤差進行處理并得到控制量的三種方式 它們的 本質(zhì) 是什么? 它們的 作用 各有哪些? 它們是如何 實現(xiàn) 的?在工程設(shè)計中如何 使用 ? Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史 19世紀 80年代 以前 僅有 直流電氣 傳動 19世紀末 , 出現(xiàn)交流電機 (鼠籠式異步交
11、流電機) 開始逐步使用 交流電 氣 傳動 20世紀 30年代起 , 形成 直流 調(diào)速 ,交流不調(diào)速的格局 20世紀后期 , 交流調(diào)速 興起 Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 高頻化 交流化 網(wǎng)絡(luò)化 Motion Control System 第 0章 緒論 以省電為目的:改原來交流不調(diào)速為交流調(diào)速; 以減少維護為目的:改直流調(diào)速為交流調(diào)速; 原直流調(diào)速達不到的領(lǐng)域:大功率、高壓、高速 場合應(yīng)用交流調(diào)速系統(tǒng)。 Motion Control System 第 0章 緒論 本課程時間安排: 總共 32學時 講課 24學時 實驗 8學時 本課程內(nèi)容安排
12、: 調(diào)速系統(tǒng):直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng); 伺服系統(tǒng)(位置隨動系統(tǒng)); 實驗 Motion Control System 第 0章 緒論 1)直流調(diào)速系統(tǒng) 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); 轉(zhuǎn)速負反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng); 轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)(速度環(huán) +電流環(huán))直流調(diào)速系統(tǒng); 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)( PWM); 2)交流調(diào)速系統(tǒng) 變頻調(diào)速; 3)位置隨動系統(tǒng)(伺服系統(tǒng)); Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng) 張崇巍主編 武漢理工大學出版社 2002 Motion Control System 第 0章 緒論 電力拖動自動控制系統(tǒng)運動控制系統(tǒng) (第 3版) 陳伯時主編 機械工業(yè)出版社 2003 Motion Control System 第 0章 緒論 運動控制系統(tǒng) 爾桂花主編 清華大學出版社 2002